高维自旋轨道耦合及奇异拓扑态的冷原子实现

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11574008
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2014.凝聚态物理新兴与交叉领域
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In the past decade, the spin-orbit coupling has played the central role in the developments of several very important research topics in condensed matter physics, including spintronics and topological phases of quantum matter. On the other hand, important progresses have been made in the similar topics of the ultracold atoms by generating synthetic spin-orbit coupling, gauge field, and exotic topological states through light-atom couplings. Being extremely cleaning systems with full controllability, the cold atoms may provide ideal platforms to investigate exotic topological physics if the spin-orbit coupings similar as those in solid state systems can be generated and engineered. However, so far only 1D spin-orbit coupling has been realized in cold atom experiments, and this has a large limit in studying exotic physics with realistic cold atom systems. To find a truly feasible scheme for realizing higher dimensional spin-orbit coupling is very challenging and highly nontrivial for cold atoms. The present project aims to resolve the most important issue in this exciting topic: we shall introduce new theoretical proposals which are completely feasible in the realistic experiments to realize high dimensional spin-orbit couplings, and further predict interesting new topological states including strongly correlated topological state in the interacting regimes, and nontrivial physics based on such spin-orbit couplings. The present project shall pave the way for the experimental realization of high dimensional spin-orbit couplings and exotic topological phases for cold atoms.
自旋轨道耦合在凝聚态物理,包括自旋电子学,量子物质拓扑相等近10年来非常重要的领域扮演了核心角色。这些领域中理论和实验的重大进展使得人们对自旋轨道耦合这一基本量子效应有了全新认识。与此同时,冷原子物理近年在利用光与原子耦合产生人工自旋轨道耦合,规范场,以及奇异拓扑态等方面亦取得了重要的进展。尤其是,冷原子作为一完全可控的干净体系,在研究这些重要物理问题时具有很多优势。因此,如能在冷原子中实现类似的自旋轨道耦合作用,则可让冷原子成为研究这些奇异物理效应的一个理想平台。然而,冷原子系统目前实验实现的只有1D自旋轨道耦合,这对研究广泛的自旋轨道耦合效应及拓扑态具有极大限制。本研究项目将针对冷原子领域目前研究自旋轨道耦合和拓扑相最重要的问题开展研究,即我们将提出实验上真实可行的理论方案实现高维自旋轨道耦合,并基于所实现的自旋轨道耦合研究非平凡拓扑效应,包括关联拓扑态,实质性地推动冷原子领域的发展。

结项摘要

本研究项目的的背景有两方面,一是自旋轨道耦合在凝聚态物理中的自旋电子学,拓扑绝缘体,拓扑超导体等研究领域扮演了重要角色;二是相应地人工自旋轨道耦合量子模拟在超冷原子中成为重要研究领域。但在此研究项目之前,超冷原子中仅实现一维人工自旋轨道耦合(对应阿贝尔人工规范势)。这对超冷原子量子模拟形成重要局限。因此本研究项目的核心目标是推动二维及高维人工自旋轨道耦合(对应非阿贝尔势)在超冷原子中的首次实现。具体而言,本研究项目将针对冷原子领域目前研究自旋轨道耦合和拓扑相最重要的问题开展研究,即提出实验上真实可行的理论方案实现高维自旋轨道耦合,并基于所实现的自旋轨道耦合研究非平凡拓扑效应,包括关联拓扑态,实质性地推动冷原子领域的发展。所有这些目标均已达到,并实际已远超这些目标,尤其本项目导致了超冷原子中首次通过光晶格实现二维人工自旋轨道耦合,并以此广泛开展拓扑量子模拟的理论和实验研究。所完成的成果在项目研究领域已产生重大影响。本项目共完成约30篇SCI论文。其中约23篇课题负责人为通讯住作者,包括1篇Science,1篇Science Advances,1篇Nature Physics,1篇Nature Materials,6篇Phys. Rev. Lett.,1篇National Science Review等高影响权威期刊论文。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Non-Abelian S=1 chiral spin liquid on the kagome lattice
Kagome 晶格上的非阿贝尔 S=1 手性自旋液体
  • DOI:
    10.1103/physrevb.97.195158
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Physical Review B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Liu Zheng-Xin;Tu Hong-Hao;Wu Ying-Hai;He Rong-Qiang;Liu Xiong-Jun;Zhou Yi;Ng Tai-Kai
  • 通讯作者:
    Ng Tai-Kai
Hidden nonsymmorphic symmetry in optical lattices with one-dimensional spin-orbit coupling
具有一维自旋轨道耦合的光学晶格中隐藏的非对称对称性
  • DOI:
    10.1103/physreva.93.053610
  • 发表时间:
    2016-05-11
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Chen, Hua;Liu, Xiong-Jun;Xie, X. C.
  • 通讯作者:
    Xie, X. C.
Quantum anomalous Hall effect in a stable 1T-YN2 monolayer with a large nontrivial bandgap and a high Chern number
具有大带隙和高陈数的稳定 1T-YN2 单层中的量子反常霍尔效应
  • DOI:
    10.1039/c8nr00571k
  • 发表时间:
    2018-05-07
  • 期刊:
    NANOSCALE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Kong, Xiangru;Li, Linyang;Peeters, Francois M.
  • 通讯作者:
    Peeters, Francois M.
Highly Controllable and Robust 2D Spin-Orbit Coupling for Quantum Gases
高度可控且鲁棒的量子气体二维自旋轨道耦合
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.121.150401
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Physical Review Letters
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Wei Sun;Bao-Zong Wang;Xiao-Tian Xu;Chang-Rui Yi;Long Zhang;Zhan Wu;Youjin Deng;Xiong-Jun Liu;Shuai Chen;Jian-Wei Pan
  • 通讯作者:
    Jian-Wei Pan
Discovery of tip induced unconventional superconductivity on Weyl semimetal
外尔半金属尖端诱导非常规超导性的发现
  • DOI:
    10.1016/j.scib.2017.02.009
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    SCIENCE BULLETIN
  • 影响因子:
    18.9
  • 作者:
    Wang, He;Wang, Huichao;Wang, Jian
  • 通讯作者:
    Wang, Jian

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其他文献

高熵合金的变形行为及强韧化
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
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纳米晶合金热稳定性的熵调控设计
  • DOI:
    10.11900/0412.1961.2020.00494
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    吕昭平
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    吕昭平
先进金属材料的第二相强化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    吕昭平;蒋虽合;何骏阳;周捷;宋温丽;吴渊;王辉;刘雄军
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W纤维/Zr基金属玻璃复合材料的界面反应与扩散
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王美玲;惠希东;刘雄军;陈国良
  • 通讯作者:
    陈国良

其他文献

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刘雄军的其他基金

具有自旋轨道耦合的非厄米和(或)非公度光晶格中的奇异现象
  • 批准号:
    12261160368
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    100.00 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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