华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心
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国家脉冲强磁场科学中心2020年度代表性工作揭晓

发布日期:2021-05-28    作者:     来源:     点击:

  (通讯员 胡浩)5月27日,国家脉冲强磁场科学中心2020年度代表性工作评选结果揭晓。经过个人申请、材料审核、答辩评审、网站公示,最终“80T磁场下电荷密度波导体的量子极限输运研究”等7项成果入选。

年度代表性工作评选是中心贯彻落实国家“破五唯”要求的重要举措,旨在展示中心的亮点成果,激发广大教职工的工作热情和创新能力,推动中心更快更好发展。


国家脉冲强磁场科学中心2020年度代表性工作入选成果简介(排名不分先后)

80T磁场下电荷密度波导体的量子极限输运研究

主要完成人:杨明、王俊峰、左华坤、朱海鹏

图(a)80T下电荷密度波物质K0.9Mo6O17的极限输运性质;(b)高场下的SdH振荡及FFT分析

利用强磁场中心研制的双线圈脉冲磁体,在80T超强磁场下研究了低维电荷密度波钼青铜导体,并取得重要进展。对η-Mo4O11研究发现,强磁场诱导产生金属-绝缘体相变以及高频SdH量子振荡;对NaMo6O17研究发现,频率为Fα、Fβ和Fγ的SdH振荡随着磁场的升高而相继出现;KMo6O17的Fγ频率在高达80T磁场下被成功探测。根据实验结果和分析,提出了基于磁击穿效应的费米面重构模型,揭示了强磁场对CDW态的抑制作用。相关研究成果发表在Physical ReviewB 102, 245135 (2020)和Physical ReviewB 102, 235164 (2020)上。


对数周期量子振荡及离散标度不变性的强磁场实验验证

主要完成人:王俊峰、杨明、刘永杰、柯杰尊

图(a)为无质量狄拉克费米子在磁场下的准束缚态;(b)为ZrTe5纳米片(1200 nm)在50T磁场下的电阻振荡;(c)、(d)为HfTe5纳米片(180 nm)在50T磁场下的电阻振荡及对数周期关系验证。

对数周期量子振荡(电阻振荡与磁场为对数关系)是不同于Shubnikov-de Haas和Aharonov-Bohm振荡的第三种规律的量子振荡。它起源于狄拉克费米子在超临界库仑吸引下的二体准束缚态,呈现离散标度不变性特征。继在ZrTe5单晶中首次发现这一新型量子振荡后(Science Advances 4, eaau5096, 2018),北京大学王健研究了ZrTe5和HfTe5在微纳尺度下的量子振荡,证实离散标度不变性具有多体效应(npj Quantum Materials 5, 88, 2020);中国科学技术大学曾长淦在外尔半导体Te中也观察到这种对数周期振荡,进一步验证拓扑材料中离散标度不变性的普遍性(PNAS 117, 11337, 2020)。这些新物理、新现象是基于脉冲强磁场的重大发现,揭开了拓扑材料及量子振荡研究的新篇章。


低温显微磁光克尔测量系统及其应用

主要完成人:韩俊波、戴宏伟、张璐嫚、王明山

低温显微磁光克尔测量系统及其应用

低温显微磁光克尔测量技术是研究二维铁磁材料及其异质结器件磁学性能的重要技术手段,它能够解决PPMS电学测量无法测量绝缘体和SQUID磁学测量难以定位测量微结构样品的技术难题。本项目团队自主研制了测量灵敏度达20微弧度低温显微磁光克尔测量系统,在2020年为新加坡南洋理工大学、南京大学、中国科技大学等多个单位开展相关课题10余项,取得的部分成果发表在Advanced Materials 32, 2002032(2020)、Advanced Science 7, 2001722(2020)、Applied Physics Letters 116, 042402(2020)以及Nanoscale 12, 16427(2020)等杂志。


永磁风力发电机整体充磁工业化样机研制

主要完成人:吕以亮、丁洪发、张松、李建彪、徐巍、程广、杨宇平、王庆建、涂章、李亮

永磁风机发电机整体充退磁系统

基于导体内水冷式高场线圈技术,将10T整体充磁线圈冷却时间缩短为原来的1/6,满足了工业生产对重复工作频率的需求。研究了磁化历史及充磁磁场角度对永磁块充磁效果的影响规律,在此基础上,通过磁场位形优化,解决了外套磁钢盒式永磁磁极的极间干扰问题,避免了对相邻已充磁磁极的不可逆退磁。开发了铜管绕制高场线圈的绕制工艺,解决了线圈加固及大电流水冷线圈电极引出问题。2020年11月成功实现了直径4米、高度1.5米永磁风力发电机转子磁极样机的整体充磁,剩磁测量结果优于传统预充磁,并获得湘电集团认可。开发了国内首台自动化整体充磁样机,将应用于湘电集团永磁风力发电机生产线,可将充磁效率提高30倍以上。


800GHz回旋管太赫兹源样机成功出光

主要完成人:肖后秀、韩小涛、丁同海、谢剑峰、陈贤飞、王鹏博、祁欣、王正磊、邓兆伦、姚轲迪、孙先锋、张竞文、周汉清、尹卓磊

回旋管太赫兹源实验平台

太赫兹回旋管项目组自主开发太赫兹回旋设计平台GYROCOMPU,实现从选模到时域模式竞争的全链分析设计,研制了包括脉冲磁体、回旋管高压电源、频率测量和中央控制系统等的太赫兹回旋管实验平台。经过三年的探索实践,项目组于2020年11月成功实现了频率229~803GHz、最高20W的太赫兹辐射,理论和实验结果高度吻合,标志着项目组已初步掌握了太赫兹回旋管设计、研制和调试中的核心理论和关键技术,为研制基于平顶脉冲磁场的大功率、长脉宽、高稳定回旋管太赫兹波输出奠定了技术基础。该项工作也是强磁场优化升级的重要组成部分,将为磁共振科学研究提供独特研究手段。


李小康博士入选“博士后创新人才支持计划”

主要完成人:朱增伟、李小康

博士生李小康入选2020年度博士后创新人才支持计划

李小康于2016年保送我校国家脉冲强磁场科学中心攻读博士学位,博士期间曾受邀参加美国物理学会三月会议(APS March Meeting)并做邀请报告,以第一作者(唯一)发表高水平论文4篇,包含Physical Review Letters 2篇、Nature Communications 1篇。2020年博士毕业后继续留校从事博士后研究,并于6月入选博士后创新人才支持计划(每年资助400人),博后工作期间已发表Advanced Materials 1篇。


挑战杯全国大学生创业计划竞赛金奖——氢燃料电池金属双极板电磁制造工艺

主要完成人:韩小涛、罗珺、王欢欢、董芃欣、陈威霖、吴泽霖、邱文捷、朱双喜、彭茗、唐鹏飞、徐张洲、徐满、陈雨欣、郭峰

指导学生获第十二届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛金奖

为提高学生科研创新能力和创业意识,将科学研究与经济社会发展紧密结合,以脉冲强磁场成形制造双极板技术为基础,围绕高质量、低成本金属双极板研制及市场化,指导中心研究生组建“亿迈飞”创业团队,推动氢燃料电池汽车产业的技术更迭和成本下行。创业团队于2020年12月获得“挑战杯”全国决赛金奖,是强磁场中心和电气学院在此项赛事中历史最好成绩。