北京大学量子材料科学中心的韩伟研究员和谢心澄院士，以及日本理化学研究所的Sadamichi Maekawa教授，受邀在国际著名刊物《自然-材料》（Nature Materials)上撰写综述文章，介绍“自旋流--新颖量子材料的灵敏探针”这一新兴领域的前沿进展。 自旋电子学起源于巨磁阻效应的发现，在当时而言，自旋流指的仅仅是电子自旋的传播。随着自旋电子学的蓬勃发展，与相关研究的不断深入，新的自旋流现象与机制不断被拓展，相关研究证明一系列的粒子或者准粒子携带的自旋都能够形成自旋流，比如磁性绝缘体中的磁振子、超导体中自旋三重态和准粒子、量子自旋液体中的自旋子、自旋超导态等。尤其是对于量子材料而言，由于其往往具有独特的自旋性质，基于自旋流探针的研究方法就成为了表征量子材料物性的有效手段。 量子材料都是凝聚态物理与材料科学领域的研究前沿之一，其量子性质起源于诸多量子效应，包括低维尺寸效应，量子限域效应，量子相干效应，量子阻挫效应，能带结构的拓扑性，自旋轨道耦合，对称性限制等等。量子材料包括石墨烯，高温超导体，拓扑绝缘体，外尔半金属，量子自旋液体，自旋超流体等等。量子材料可以表现出诸多与自旋相关的量子性质，如二维过渡金属硫族化合物中的自旋-谷耦合，以及拓扑绝缘体当中的自旋-动量锁定等。因为量子材料的自旋属性在下一代的量子信息存储和量子计算科学当中的应用潜力，所以研究量子材料的自旋相关性质得到了广泛关注。 为了研究量子材料的自旋性质，发展一种易于实现和操控的高效工具显得尤为迫切与关键。幸运的是，在实验物理学家和理论物理学家的不懈努力下，成功的证实了自旋流探针能够作为量子材料的有效探测手段。一系列激发和探测自旋流的方法被提出并得以实现，从而证实了基于自旋流探针的量子材料物性研究的广泛适用性。 迄今为止，相关实验已经证实自旋流能够以超导体系中的自旋三重态库珀对和超导准粒子、量子自旋液体中的自旋子、磁性绝缘体和自旋超流体中的磁振子为载体进行传播，相关物理图像被总结在表1中。本篇综述文章着重介绍了在五类主要的量子材料体系中的基于自旋流探针的物性研究。第一类是超导材料体系，自旋流探针可以被用来验证自旋三重态的存在以及自旋动力学的演化过程。第二类是量子自旋液体材料体系，自旋流探针可以被用来验证自旋子携带的自旋角动量的有效传播过程。第三类是磁性绝缘体体系，自旋流以磁振子的形式传播，描述了磁有序材料当中的集体激发行为。第四类是杂化量子激发体系，自旋流以磁振子-声子杂化模式（磁振子-极化子）或磁振子-光子杂化模式（磁振子-极化激元）为载体进行传播。第五类是自旋超流体系，自旋流以玻色爱因斯坦凝聚中的自旋量子数为1的玻色子为载体进行传播，这种玻色子可以为电子-空穴激子或者是磁振子。 这些重要的研究进展已经充分证实了基于自旋流探针的物性表征对于量子材料而言是一种行之有效的研究手段。因此，这一方法将会极大的推动新颖量子材料的发现和相关物理性质的研究。例如量子霍尔和量子自旋霍尔材料，量子铁磁体和反铁磁体，六角晶格体系中的量子手征声子，自旋和力耦合的量子系统，超导体中的自旋动力学和铁磁与超导界面的超导能隙，自旋三重态超导体中的超导对称性，强耦合自旋系统中的杂化激发，拓扑磁振子材料，量子自旋液体中的自旋子，自旋超流体约瑟夫森效应，以及其他任何作为自旋流载体的量子态。另外，这一领域的进展还将推动自旋成像技术的发展，如利用自旋极化扫描隧道显微镜和氮空位色心显微镜技术对量子材料体系中自旋流的原位探测。

郭光灿院士团队的李传锋、许金时、王俊峰等人与其合作者在国际上首次实现了碳化硅中氮-空位（NV）色心的室温相干操纵，并且实现了单个NV色心的可控制备和光探测磁共振谱的探测。这种色心的发光波长在通讯波段，在量子通信和量子网络中具有重要用途，基于这种色心自旋的量子器件十分适合光电集成以及产业化。该成果于2

本项目揭示了磁性纳米结构中电子自旋极化效应的新机理和新规律，通过构建新型纳米结构和器件实现了自旋电子极化的产生、传输的可调控性。加深了对自旋特性和基本物理现象的理解，也解决了自旋电流产生、传输、控制和应用方面的多个关键科学问题，为下一代自旋电子学器件提供了重要的技术支撑。近5 年来在Phys Rev B，Appl. Phys. Lett.等国际主流期刊上发表SCI 论文76 篇。申请国家发明专利22 项，已授权专利7 项。其中10 代表性论著被SCI 他引288次。多项研究成果受到了学术界的高度关注

简单、实用，低成本实验仪器做前沿物理学研究。

产品详细介绍磁光效应系统是研究磁性薄膜、磁性微结构以及样品磁化强度和样品各向异性最理想的测量工具。是一种基于磁光效应原理设计的超高灵敏度磁强计.具有测量精度高、测量时间短等优点。可以产生平滑、稳定的受控磁场，并且磁场平滑过零。可以逐点测量也可以扫描测量，方便易懂的测量软件以及友好的交互界面为测量提供了有力保障。本套磁光效应系统是广大科研工作者的有利工具.磁光克尔系统功能和特点：测量灵敏度高，准确度高。非接触式测量，是一种无损测量。可以测量同一样品厚度不等的楔形磁性薄膜。可以将样品放到真空中原位测量。可以测量同一样品不同部位的磁化情况。

本随日自旋机构不需电能驱动，使用阳光可直接驱动，白天并能自动跟随 太阳由东向西旋转 180 度，夜晚由西向东自动复位。主要用于太阳能光伏发电， 带动光伏太阳能板跟随太阳旋转。

从理论物理学家安德森“more is different”的观点提出以来，人们越来越多地意识到多体系统中可以出现丰富的、与单个粒子性质不同的新物理规律。在二维自由电子系统中，大量相互作用的二维电子构成一个强关联体系。在特定条件下，系统哈密顿算符中的电子间长程库伦相互作用主导了系统的物理性质。这是一个无参数的理论问题，也是一个无法微扰处理的问题。多体问题的复杂和有趣在这里体现得淋漓尽致：携带单位电荷的一群电子可以产生携带小于单位电荷的准粒子。 极低温强磁场中的超高迁移率二维电子气可以出现分数量子霍尔效应。奇数分母的分数量子霍尔态有唯一的基态：复合费米子的整数量子霍尔效应或复合玻色子的玻色爱因斯坦凝聚。单层二维电子气中填充因子为5/2的分数态是罕有的偶数分母态的例子，它可能对应了p波配对的复合费米子，拥有拓扑保护的多简并基态波函数，其准粒子可能服从非阿贝尔统计。5/2态是第一个被认为可以用于拓扑量子计算的实验体系。3/2填充因子处，原有的实验结果和理论框架支持复合费米子海的解释，即不存在3/2分数态，也不应该存在分数量子霍尔平台。图：不同门电压条件下的磁场依赖关系，随着门电压改变局域条件，5/3的量子霍尔平台逐渐演变为令人意外的3/2平台。[Nature Communications 10, 4351 (2019)] 量子材料科学中心于2016年观测到了3/2偶数分母分数量子霍尔平台，该工作于2017年10月投稿，2019年9月26日在线发表于《自然.通讯》（https://doi.org/10.1038/s41467-019-12245-y）。林熙课题组的付海龙（2017年毕业，现为Penn State University校级荣誉Eberly Research Fellow）为此现象的观测者，二维电子气样品由普林斯顿大学L. N. Pfeiffer提供。实验发现，3/2平台的量子化程度高达0.02%，只在二维电子气被局域的特定条件下出现，这意味着带合适边界条件的多体体系可能有与无边界条件时不一样的量子态存在。 当局域结构中形成3/2平台时，局域结构外是5/3分数态，所以1/6量子电导被反射了。1/6的量子电导不属于通常理论框架下的任何边界态，所以它的出现可能预示着新的边界态以及新的准粒子的出现。量子中心的谢心澄老师和他的学生吴宜家对此给出理论分析，提出隧穿强度的变化在局域结构附近引起拓扑相变，从而导致分数电荷的再次量子化。5/3分数态的准粒子携带的电荷是e/3，1/6电导的出现可能是5/3态的准粒子继续1/2量子化的结果，所以理论预言了一个携带e/6分数电荷的新激发。

一种双霍尔元件电流传感器，属于电流传感装置，解决现有双霍尔元件电流传感器的铁心中气隙较大，导致漏磁较多、测量精度较低的问题，同时，减少外界噪声、磁场和静电等干扰，用于测量交流电流或者直流电流。本实用新型包括绝缘外壳、开口环状铁芯和两个霍尔元件，开口环状铁芯位于绝缘外壳的环形腔体内，两个霍尔元件位于开口环状铁芯的同一气隙中与磁力线垂直的同一截面内；所述绝缘外壳上设有接线端子，所述两个霍尔元件分别与接线端子电气连接；所述绝缘外壳和开口环状铁芯之间设置有磁屏蔽环。本实用新型中两个霍尔元件的放置方式减少了开

一、 项目简介电磁生物效应主要研究生物体在电磁场下所产生的与生命现象有关的响应。实验室建立了工频电磁场环境、特高压输电环境等电磁生物效应研究平台，开展了工频强磁场对正常细胞和肿瘤细胞的作用影响、特高压输电对生物体的作用研究，进行动物实验，研究电磁场对生物体细胞和组织器官的影响。实验室开展了人体植入器件无接触能量传输研究，建立了小型无线传能实验系统，实现了系统的微型化，并对系统工作时对人体产生的生物效应进行了研究。二、 项目技术成熟程度电磁仿生属于功能仿生，集电路设计、电磁兼容与防护、电磁生物效应、仿生技术于一身，研究和模拟生物体的结构、功能、行为及其调控机制，为工程技术提供新的设计理念、工作原理和系统构成。实验室开展了基于仿生原理的电磁防护自修复技术的攻关研究。通过研究生物体电磁信息传递及抗扰机理，建立电磁仿生防护模型，探寻从模型到电路设计的领域转换方法，为实现复杂电磁环境下电子系统的仿生防护奠定基础，该研究获得总装备部“十二五”预研项目“XXXXX”资助。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）近年来完成河北省自然科学基金重大项目1项，承担其它省部级项目5项，发表论文数十篇，其中大部分被SCI、EI检索，申请专利2项，已批准1项。四、 高清成果图片3-4张小型无线传能系统实验平台