【“大学堂”顶尖学者讲学方案】闻名物理学家
来源:王小川网 发表于2019-07-07 17:57:51 编辑:小罗伯特唐尼
摘要: 应北京大学大学堂顶尖学者讲学方案的约请,世界闻名物理学家、法国南巴黎大学(Universit de Paris-Sud,UPS)固体物理试验室荣誉教授、2007年诺贝尔物理学

 

【“大学堂”顶尖学者讲学方案】闻名物理学家阿尔伯特·费尔教授拜访北大并作学术讲演

 

【“大学堂”顶尖学者讲学方案】闻名物理学家阿尔伯特·费尔教授拜访北大并作学术讲演

 

【“大学堂”顶尖学者讲学方案】闻名物理学家阿尔伯特·费尔教授拜访北大并作学术讲演

 

【“大学堂”顶尖学者讲学方案】闻名物理学家阿尔伯特·费尔教授拜访北大并作学术讲演

 

【“大学堂”顶尖学者讲学方案】闻名物理学家阿尔伯特·费尔教授拜访北大并作学术讲演

应北京大学“大学堂”顶尖学者讲学方案的约请,世界闻名物理学家、法国南巴黎大学(Université de Paris-Sud,UPS)固体物理试验室荣誉教授、2007年诺贝尔物理学奖获得者阿尔伯特·费尔(Albert Fert)于2019年4月26-27日对北京大学进行了拜访。拜访期间,费尔教授打开了多项沟通活动,包含与北京大学副校长李岩松进行谈判、观赏北京大学微电子研讨所、与世界量子资料科学中心部分青年学者进行沟通与谈论,并做客“北京大学百年物理讲坛”,宣布题为“磁性斯格明子”的精彩讲演。费尔教授还与北京大学的部分研讨生、本科生进行了亲热的座谈。本次活动由北京大学主办,北大世界合作部与物理学院承办,光华教育基金会供给赞助。

4月26日下午,李岩松在临湖轩会晤了费尔教授。物理学院俞大鹏院士、副院长胡永云教授与吴孝松副教授、廖志敏副教授,以及北京航空航天大学的“青年千人方案”研讨员赵巍胜、于海明等参与了会晤。李岩松首要代表校长林建华对费尔教授拜访北京大学、打开“大学堂”顶尖学者讲学等学术沟通标明火热欢迎。李岩松扼要介绍了北京大学的打开前史,以及在创立世界一流大学方案进程中打开的重点作业。费尔教授饶有兴致地询问了北京大学在未来打开规划方面的蓝图。最终,李岩松向费尔教授颁布了“大学堂”顶尖学者铜牌和证书。

李岩松会晤阿尔伯特·费尔教授

当晚,俞大鹏院士和物理学院有关研讨人员与费尔教授进行了进一步的沟通。参与沟通的还有部分留法回国科学家,包含中科院半导体所副所长杨富华研讨员,清华大学电子工程系刘泽文教授、窦唯蓓教授、赵巍胜教授、于海明教授等。主宾畅谈和沟通了他们在法国留学的阅历和夸姣回想。俞大鹏院士回想了他于1989-1993年在法国南巴黎大学固体物理试验室攻读博士学位时所遭到的现代物理研讨的熏陶,特别是经常在十字形的固体物理试验室楼顶咖啡厅中与费尔教授相遇的夸姣回想。

27日上午,费尔教授在俞大鹏院士,微电子试验室负责人、高级工程师张大成的陪同下,观赏了北京大学微电子工艺试验室。北京大学微电子工艺试验室由黄昆院士于1956年掌管创立,是国内第一个半导体工艺试验室,2019年搬迁至全新的微纳电子学大厦。该试验室建立了包含1000平方米的超净试验室和配套的先进微纳加工设备、表征设备等,承当了许多的国家级严重研讨项目和严重国防项目,培养了大批高水平微电子高端研讨人才。在观赏中,张大成详细地讲解了微电子工艺试验室的仪器设备、杰出作业以及管理方式等,费尔教授对此十分感爱好。

张大成向费尔教授展现该所的高端设备与立异研讨成果

观赏完毕后,费尔教授前往物理学院,与世界量子资料科学中心的多位青年教师,包含江颖、栗佳、孙栋、韩伟、危健、林熙等,进行了深化、火热的学术谈论。江颖教授扼要介绍了他在水分子的量子特性等方面的最新研讨作业,栗佳教授介绍了他关于人工斯格明子方面的研讨成果。费尔教授对物理学院青年科学家在有关磁性斯格明子、磁性相互作用的作业表现出浓厚爱好,并与他们进行了沟通。

当天下午,费尔教授作为主讲嘉宾的“北京大学百年物理讲坛”第15讲在英杰沟通中心阳光大厅举办,来自北京大学、北京航空航天大学的近200位师生聆听了大师精彩的讲演。讲演开端前,物理学院院长谢心澄院士扼要介绍了费尔教授的简历与首要学术奉献,并向费尔教授颁布了“北京大学百年物理讲坛”奖章及证书。

谢心澄院士、俞大鹏院士共同向费尔教授颁布“北京大学百年物理讲坛”奖章及证书

在讲演中,费尔教授首要简略介绍了什么是磁性斯格明子(Magnetic Skyrmions),从而谈论了发生磁性斯格明子所不可或缺的Dzyaloshinskii–Moriya相互作用(DMI),然后详细讲解了磁性斯格明子的使用远景及现在所面临的应战,并以此为枢纽介绍了现在的发展,包含室温下的安稳性、极小的磁性斯格明子、经过电流驱动磁性斯格明子等精彩内容。

费尔教授在讲演中

费尔教授指出,斯格明子原是物理中的准粒子概念,后来被广泛借用,其间磁性斯格明子特指凝聚态物理中一种手型自旋结构单元,它的中心自旋取向向下,而周围取向向上,这种结构不能由铁磁态接连地改变而来,是一种拓扑维护的安稳状况。因为自旋的不同取向可以对应二进制的“0”和“1”,磁性斯格明子可以作为一种十分好的存储单元。磁性斯格明子的自旋从中心到周围需求接连过度,因而存在两种或许的状况:自旋矢量在径向接连地旋转(Néel式)和自旋矢量在笔直径向方向接连旋转(Bloch式),这两种状况由DMI矢量决议。一般来讲,界面处DMI通常会导致尼尔式磁性斯格明子,而身形DMI则可以使布洛赫式磁性斯格明子安稳存在。因而,DMI对磁性斯格明子态的存在至关重要。因为DMI的发生要求系统反演对称性破缺,因而磁性斯格明子只能存在于反演对称性被界面不对称破坏了的铁磁薄膜或没有中心反演对称性的铁磁晶体中。当DMI高于临界值时,单个磁性斯格明子态或多磁性斯格明子态将替代铁磁态成为最安稳的基态,而当DMI较弱时,磁性斯格明子态则可以由拓扑维护作为亚稳态存在。

随后,费尔教授介绍了磁性斯格明子的发生及表征。磁性斯格明子的发生需求它与一层自旋轨道耦合强度大的资料触摸,这样当自旋轨道耦合层经过电流时,因为自旋霍尔效应将发生较大的自旋极化,使用电流将自旋极化的电子在某一点注入到磁性资料中,磁性资料将会感遭到自旋搬运扭矩。若电流巨细适宜,则可以做到只翻转通入电流的注入点邻近的电子自旋而保存周围电子自旋不变,这就发生了一个磁性斯格明子。磁性斯格明子可以使用洛伦兹透镜进行表征,经过勘探其间的磁矩方历来确认是尼尔式的仍是布洛赫式的,且可以确认其方位及巨细。

现在,磁性斯格明子的首要使用远景是下一代超高密度、低能耗、高安稳性的存储器材。传统的磁盘存储是固定的磁盘加上运动的磁头,由磁头去寻觅需求读写的方位从而进行读写操作。磁头的寻觅是微观的机械运动,这大大约束了读写的速度。而关于磁性斯格明子来说,现已有报导称可以使用电流对磁性斯格明子进行定向驱动(50m/s),这样就发生了新的“racetrack memory”概念,即把磁头固定不动,由电流驱动磁性斯格明子运动至磁头处进行读写,再回来它们应在的存储方位。因为磁性斯格明子是微观粒子,它的运动速度可以大大超越微观磁头的速度,从而添加功率。为了完成这种使用,费尔等自旋电子学科学家期望在以下几个方面临资料的性质进行提高:

1、界面效应。在短少中心反演对称性的铁磁体中,只能经过自旋搬运扭矩现象来驱动磁性斯格明子移动,且速度较低,因而人们遍及把期望放在了铁磁薄膜中的尼尔式磁性斯格明子上。这时,界面DMI的巨细能否精密调控就显得尤为重要。并且因为薄膜的体积更小,相应的存储密度也更大、更省资料。研讨标明,关于十分薄的薄膜(几个原子层),DMI的巨细跟着薄膜原子层数添加有比较显着的减小,这意味着需求制造由更少原子层构成的资料,这在试验室中不是特别大的问题,但关于工业界来说就比较困难。

2、为了完成超高密度,需求设法减小磁性斯格明子的直径,原则上信息单元的巨细可以接近于几倍的磁性斯格明子的直径,即几十乃至十几纳米量级。已有的试验标明,即使是DMI相差不大的系统,磁性斯格明子的半径也可以相差十分多乃至2-3倍,这说明除了DMI之外,或许其他相互作用(如磁偶极相互作用)等或许也对磁性斯格明子的半径有很大的影响,其间详细的机制还需求进一步深化知道。此外,磁性斯格明子的半径可以经过笔直方向的磁场调控,较弱的磁场(50mT)就可以把磁性斯格明子的半径减小至一半左右。

3、低能耗。试验现已证明,生成一个磁性斯格明子所需的电流很小,因而单纯读写的能耗不会太高,但如安在确保磁性斯格明子运动速度不变的前提下下降操作磁性斯格明子运动的电流依然需求进一步的研讨。

4、安稳性。因为磁性斯格明子的拓扑维护性质,低温下安稳性有必定程度的保证,可是室温下的安稳性并不是那么好,从数据存储的视点来讲还需求进一步加强。上一年,有课题组报导称,调查到了室温下在磁性薄膜中的磁性斯格明子的安稳存在并可以使用电流对其进行驱动,这也为未来的使用打下了坚实的根底。

费尔教授的精彩讲演遭到在场师生的火热欢迎。时间短茶歇后,费尔教授与北大学生持续就相关问题打开座谈。座谈会由物理学院博士研讨生章亮同学掌管,来自物理学院、元培学院的20余位同学参与了座谈。有同学问到,磁性斯格明子是否可以用作量子核算机的核算单元。费尔教授标明,他现在不这么以为,他以为以磁性斯格明子为根底的器材去完成正常的二进制核算愈加简单一些,至于能否用于量子核算机,或许还需求进一步的证明。除了专业的学术问题,同学们也就怎么打开科研向费尔教授讨教。关于怎么挑选专业的发问,费尔教授以为,每一个分支的学科都有其共同魅力,需求每个人自己去测验,发现自己的爱好点再去挑选详细的研讨方向。关于怎么看待做试验与读文献的联系,费尔教授标明,读文献可以对做试验起到十分好的促进作用,许多科学概念都是在其他范畴学习过来的,如斯格明子便是从粒子物理中借用而来。因而,一个做科研的人有必要可以跟得上科技前沿的脚步。座谈会后,参会的同学们与费尔教授合影留念,费尔教授的拜访活动也正式完毕。

费尔教授与座谈师生合影

学者简介:

阿尔伯特·费尔教授,法国南巴黎大学(Université de Paris-Sud,UPS)固体物理试验室(Laboratoire de Physique des Solides,LPS)荣誉教授,法国国家科学研讨院(CNRS)及 Thales 公司首席科学参谋,自旋电子学的创始人之一,因发现巨磁阻(Giant Magnetoresistance,GMR)效应荣获2007年诺贝尔物理学奖。在长达50余年的研讨生计中,费尔教授在自旋电子学范畴作出了许多开创性奉献,共宣布学术专著7部、超越400篇论文,他引次数近2万次,h因子为75。其间,他宣布的发现巨磁阻效应的论文【GIANT MAGNETORESISTANCE OF (001)FE/(001))CR MAGNETIC SUPERLATTICES,BAIBICH,MN;BROTO,JM;费尔,A等:Physical Review Letters 61(21):2472-2475,出书年:NOV 21 1988 】被世界尖端物理学刊物《物理学谈论》评为50年来他引次数最多的10篇文章之一(引证频次5631次)。现在,费尔教授仍辛勤作业在科学研讨的第一线,十分重视“磁性斯格明子”等自旋电子学新的研讨方面的大战,深化打开下一代自旋电子器材的理论和试验方面的研讨。

专题链接:

修改:安定

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