《金屬、超導和磁性異質納米結構中的新穎量子現象探索》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由田明亮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬、超導和磁性異質納米結構中的新穎量子現象探索
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：田明亮
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目將圍繞超導納米結構中的各種近鄰效應，深入研究S波超導與d波銅基高溫超導或鐵基超導、P波超導、半金屬鐵磁體薄膜納米線或納米顆粒以及拓撲絕緣體納米線等異質納米界面結構中的相互作用，探索在這些體系中可能出現的新現象和新物理。如在S波超導/拓撲絕緣體納米線界面可能存在的、理論上已經預言的Marjorna費米子，在超導/超導納米結構中的反近鄰效應，在超導/鐵磁納米界面的奇異長程近鄰效應等。另外，我們也將探索超細拓撲絕緣體納米線在強磁場下可能誘導產生的新量子態或量子現象，如可能存在的Luttinger液態行為等。通過對以上問題的研究，豐富和加深人們對小尺寸體系中量子現象的認識和理解。爭取在一些關鍵問題上取得有國際影響力的基礎研究成果，為我國在信息和材料等高科技領域的自主創新奠定基礎。在技術上，也為新一代量子器件的研發提供依據和指南，促進材料、器件的小型化、高密度化、高性能化。
結題摘要
本項目主要以金屬、超導和磁性納米線及其異質結構中的新穎量子現象為研究對象，通過設計、製備系列納米結構與量子器件，系統研究器件在低溫、強磁場等極端條件下的量子輸運現象以及磁場誘導的相變等。 在項目執行期間，主要開展了以下幾個方面的研究：（1）半金屬拓撲量子材料（拓撲絕緣體、半金屬等）高磁場下的量子輸運與磁調控研究；（2）低維螺旋磁體納米帶或納米盤中拓撲磁結構的實空間觀察與操控研究；（3）新型準一維Nb2PdS5超導單晶的超導-絕緣體相變及尺寸效應研究。 獲得具有重要意義的創新性成果包括：（1）首次在FeGe螺旋磁體納米條帶中實驗發現在低溫下邊緣誘導的skyrmion單鏈磁結構且skyrmion的數目由螺旋基態的周期決定；隨著溫度升高且靠近居里溫度時，條帶中才形成skyrmion晶格。 這個發現修正了國際對禁閉幾何中skyrmion磁結構的認識；（2）在細MnSi納米線中首次實現對單個拓撲磁skyrmion子產生和湮滅的電探測；（3）在準一維超導合金Nb2PdS5納米線中實現尺寸調控的超導—絕緣體轉變，且證明控制轉變的機制不是目前普遍認為的正常態量子電導，而是由其截面積控制；（4） 我們利用角度關聯的高磁場磁阻測量，首次證明並提出尺寸效應誘導半金屬Bi納米帶具有拓撲保護的表面態(大塊單晶Bi不是拓撲絕緣體)。以上這些結果對新型拓撲磁量子信息器件設計和研發具有重要指導意義，為我國在信息和材料領域的自主創新，促進器件小型化、高密度化和低能耗化奠定基礎。在執行期間，在具有國際影響力期刊雜誌上發表論文13篇，包括Nat. Commun. 2篇，Nano Lett. 4篇，ACS Nano 1 篇，Nanscale 1篇， Appl. Phys. Lett. 2 篇， Sci. Rep. 3篇。這些工作已經得到國內外同行的關注與認可，受邀在國際大會作邀請報告7次, 國內大會邀請報告6次。
