拓扑电子态研究应用前景广阔
【晒晒科技新成果】
光明日报记者 齐芳
未来，变革性技术会出现在哪个方向？
拓扑电子态及其材料研究，极有可能。
拓扑电子态是什么？中国科学院院士、中国科学院物理研究所所长方忠这样解释：“它是一大类新的量子物态，其研究对当前物理学的发展产生了深远影响，不仅深刻改变人类对物态的认识，也为变革性技术的出现提供新的可能。”
2023年度国家自然科学奖一等奖颁给了由方忠院士领衔的“拓扑电子材料计算预测”。
对普通人来说，拓扑电子态太难弄懂，但要说到新拓扑材料的可能用途，大家或许就能明白，为什么这个领域会成为国际凝聚态物理界竞争的焦点和热点。它能实现低能耗的电荷输运，用于开发低能耗的电子器件；它将为未来磁存储设备和量子计算机提供关键设备……
方忠领导的研究小组，是我国拓扑电子态及其材料研究的中坚力量。2003年起，研究团队从零起步、跟跑、并跑到交替领跑，独立做出若干具有国际影响力的工作——计算预测首个量子反常霍尔效应绝缘体、计算预测首个拓扑狄拉克半金属和首个外尔半金属、提出并实现判别拓扑性质的普适计算方法、建立拓扑材料数据库……在关键时间节点上，他们引领了学科的发展，将我国推到拓扑电子材料研究的世界前列。
中国科学院物理研究所研究员翁红明自2010年回国后，加入方忠团队，并成为核心人员之一。2013年，他和同伴在众多候选物中，经过计算分析，确认化合物砷化钽（TaAs）就是一直在寻找的非磁性外尔半金属。这一结果在国内外引起强烈关注，掀起实验验证外尔费米子的激烈竞争。最终，TaAs成为世界上首个经实验确认的外尔半金属。
那些伏案计算的日日夜夜、那些走了弯路的焦虑和失望、那些突破瓶颈的欣喜和鼓舞……如今再谈起，都已云淡风轻。翁红明更愿意谈的是科学本身：“我们的研究不仅在拓扑材料上取得突破，更为凝聚态物理发展提供了一种新的研究范式——通过计算研究来推动实验进展。”在他看来，物理固然是一门实验科学，但发展到现在，理论研究应该发挥更大的指导作用，计算研究能从浩如烟海的化合物中迅速筛选出最具潜力的材料，从而加速新物态和新材料的发现。“我们已经形成‘理论计算—样品制备—实验测量—器件开发’的全链条正反馈研究模式。应该说，这一研究范式引领并推动了拓扑电子态研究领域跨越式大发展。”
理论研究仍要加强，但下一步更要关注如何调控拓扑物态、利用拓扑物性为功能器件的应用奠定基础。方忠说：“前景广阔！我相信，拓扑电子态研究的大门刚刚打开，拓扑时代的黎明即将到来！”
《光明日报》（2024年08月11日 01版）
来源： 光明网-《光明日报》
拓扑电子态研究应用前景广阔
【晒晒科技新成果】
未来，变革性技术会出现在哪个方向？
拓扑电子态及其材料研究，极有可能。
拓扑电子态是什么？中国科学院院士、中国科学院物理研究所所长方忠这样解释：“它是一大类新的量子物态，其研究对当前物理学的发展产生了深远影响，不仅深刻改变人类对物态的认识，也为变革性技术的出现提供新的可能。”
2023年度国家自然科学奖一等奖颁给了由方忠院士领衔的“拓扑电子材料计算预测”。
对普通人来说，拓扑电子态太难弄懂，但要说到新拓扑材料的可能用途，大家或许就能明白，为什么这个领域会成为国际凝聚态物理界竞争的焦点和热点。它能实现低能耗的电荷输运，用于开发低能耗的电子器件；它将为未来磁存储设备和量子计算机提供关键设备……
方忠领导的研究小组，是我国拓扑电子态及其材料研究的中坚力量。2003年起，研究团队从零起步、跟跑、并跑到交替领跑，独立做出若干具有国际影响力的工作——计算预测首个量子反常霍尔效应绝缘体、计算预测首个拓扑狄拉克半金属和首个外尔半金属、提出并实现判别拓扑性质的普适计算方法、建立拓扑材料数据库……在关键时间节点上，他们引领了学科的发展，将我国推到拓扑电子材料研究的世界前列。
中国科学院物理研究所研究员翁红明自2010年回国后，加入方忠团队，并成为核心人员之一。2013年，他和同伴在众多候选物中，经过计算分析，确认化合物砷化钽（TaAs）就是一直在寻找的非磁性外尔半金属。这一结果在国内外引起强烈关注，掀起实验验证外尔费米子的激烈竞争。最终，TaAs成为世界上首个经实验确认的外尔半金属。
那些伏案计算的日日夜夜、那些走了弯路的焦虑和失望、那些突破瓶颈的欣喜和鼓舞……如今再谈起，都已云淡风轻。翁红明更愿意谈的是科学本身：“我们的研究不仅在拓扑材料上取得突破，更为凝聚态物理发展提供了一种新的研究范式——通过计算研究来推动实验进展。”在他看来，物理固然是一门实验科学，但发展到现在，理论研究应该发挥更大的指导作用，计算研究能从浩如烟海的化合物中迅速筛选出最具潜力的材料，从而加速新物态和新材料的发现。“我们已经形成‘理论计算—样品制备—实验测量—器件开发’的全链条正反馈研究模式。应该说，这一研究范式引领并推动了拓扑电子态研究领域跨越式大发展。”
理论研究仍要加强，但下一步更要关注如何调控拓扑物态、利用拓扑物性为功能器件的应用奠定基础。方忠说：“前景广阔！我相信，拓扑电子态研究的大门刚刚打开，拓扑时代的黎明即将到来！”
（本报记者 齐芳）
相关问答
电子应用 技术就业 前景 ?就业前景不错,应用电子技术专业,属于电子信息类热门专业,学习电子产品设计开发、质量检测和生产管理、销售等知识,应用电子技术学习起来比较轻松,做开发市场...
计算机 电子 技术和 应用前景 ?这个专业的应用前景从目前的情况来看可以说是非常光明的。当前科技发展迅猛,以计算机技术为基础的各行各业突飞猛进,在国民经济和社会生活中应用也越来越广泛...
电子应用 技术(专科)将来的就业情况如何? - 懂得电子应用技术(专科)将来的就业前景广阔应用电子技术专业来说多数人认为还是不错的,工作好找。毕业生可以去属于高新技术类的电子与计算机类合资、外...
电子商务 在哪些行业的 应用前景 较好，为什么 - 懂得标准品比如家电、3C数码,非标准品比如服装、土特产,标准品降低了流通成本,非标准品提供了个性化服务,消除了地域差别,标准品比如家电、3C数码,非标...
现在的 电子 类学科有前途吗?还是挺有前途的电子类学科在当今社会中具有非常重要的地位,随着信息技术的快速发展和广泛应用,电子信息产业已成为国民经济的支柱产业,具有高技术、高附加值...
学习 电子 技术 应用 有前途吗?电子技术专业毕业的学生一部分考入硕士研究生继续深造学习,一部分去国外攻读硕士研究生学位,其他在社会就业,就业的渠道主要有:网络软件的开发与设计,网络设...
学 电子 技术 应用 就业 前景 ?就业前景很好。在相当长的一段时间内,电子技术应用人才仍将供不应求。现阶段对于应用电子技术人才的需要量十分巨大,应用电子技术的专业,对缓解当前该类人才的...
应用电子 技术专业就业 前景 好不好?最近高考刚刚结束,有很多学子都在憧憬着自己的未来,当然应用电子技术专业作为一个比较受欢迎的专业,那么这个专业的就业前景如何呢?就业率如何?是否是人们所...
应用电子 技术专业就业 前景 怎样?应用电子技术同计算机有一些联系,但是并不是很大,但论就业前景来看,相对来讲还不错。应用电子技术,学习的内容其实比较杂,从电路基础到电子设计,从单片机...
电子 专业就业 前景 怎么样?电子专业,这是一个非常优秀专业,电子专业的就业前景是非常广阔的就业岗位,就业机会都非常充足,每年电子专业毕业大学生,他们的就业率都在90%以上。电子专业,...
