科学家精神大家谈(七十四)| 袁翔:胸怀祖国勇攀峰,光谱世界写青春

教育   2024-12-28 16:57   安徽  

为深入贯彻落实党的二十届三中全会和全国教育大会精神,庆祝新中国成立75周年,传承红色基因、学思践悟中国共产党人精神谱系,大力弘扬以爱国、创新、求实、奉献、协同、育人为核心的科学家精神,引导广大研究生在践行社会主义核心价值观中走在前列,做重大科研成果的创造者、建设科技强国的奉献者、崇高思想品德的践行者、良好社会风尚的引领者,在中国学位与研究生教育学会德育委员会的指导下,由四川大学、中国人民大学、东北大学、浙江大学、武汉大学、湖南大学、兰州大学七所高校研究生会发起,联合全国百所高校研究生会共同主办“科学家精神大家谈”全国研究生网络接力弘扬科学家精神主题展示活动。

活动旨在构建全国高校以弘扬科学家精神为核心的特色思想政治工作体系,推动“科学家精神大家谈”青年研究生宣讲平台建设,继承和弘扬各学科领域学术大师的科学家精神,积极引导青年研究生接力精神火炬,以更加昂扬的精神状态和奋斗姿态,把个人成长成才融入国家及区域战略发展大局,肩负起时代赋予的科技创新重任。

“科学家精神大家谈”活动将围绕科学家精神的形成过程、丰富内涵与时代价值这一核心命题,联合100余所高校研究生媒体共同参与活动,持续100余天网络接力,面向全国高校研究生讲述一个或多个本校本地的科学家事迹,通过讲述科学家胸怀祖国、勇攀高峰、团结协作、奖掖后学的动人故事,凝聚科技强国的思想共识。

今天,主题活动第七十四期推文

让我们一起

听听华东师范大学科学家的科创育人故事

科学家精神代表人物:袁翔

袁翔,华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室教授,2023年,入选《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”(TR35)榜单,成为中国的入选者之一;2024年,荣获“上海科技青年35人引领计划”称号,并入选上海市教育委员会“曙光计划”,他还主持了国家重点研发计划青年科学家项目。早在学生时期,他就坚定了自己的科研理想,如今,32岁的他不仅是带领课题组学生不断探索物理学边界的导师,更是在量子拓扑物理研究领域取得诸多成果的卓越青年科学家。

2022年,袁翔带领课题组学生在三维拓扑绝缘体 HfTe₅ 中首次观测到一维外尔费米子。在该研究中,团队设计并实现了一系列由强磁场调控的拓扑量子相变,并最终在极强磁场下成功实现了一维外尔费米子。具体而言,在外磁场作用下,三维拓扑绝缘体中的准连续电子态会量子化为一系列分立的朗道能级,仅在平行于磁场方向上仍保持色散。随着磁场逐渐增大,费米能级向低指数穿过朗道能级,并在 B₀ 处穿过第一朗道能级进入量子极限。当磁场进一步增强时,自旋极化的第零朗道能级在临界磁场 B₁ 处相接后,能隙逐渐关闭,形成准一维交叉结构,从而发生相变,转变为平庸半金属。进一步增强磁场后,朗道能级的简并度增加,费米能级持续向低能移动,并在临界磁场 B₂ 处发生拓扑 Lifshitz 相变,最终费米面分裂为两段,各自包裹着具有相反手性的“外尔锥”。这一结构的色散关系和自旋构型与三维 Bloch 能带中的外尔点非常相似,因此被称为“一维外尔模”。实验中,团队利用强磁场红外光谱技术,在 HfTe₅ 系统中成功实现了这一物理构型。该研究为在凝聚态物理体系中探索低维准粒子提供了一条新的途径。(来源:华东师范大学学报自然科学版公众号)


2023年,袁翔团队在基于二维窄带隙半导体 Ta₂NiS₅ 制备的光电探测器中,首次观测到超线性光电流。光电探测器是信息器件领域中的重要电子元件,但其光电转换效率往往随着光功率的升高而下降,限制了器件在高功率条件下的探测效率提升。即使是理想的探测器,光电信号通常难以突破对光功率的线性响应。然而,在该研究中,团队在 Ta₂NiS₅ 二维层状材料制备的光电器件中发现了超线性光电响应,并首次报道了突破纪录的超线性二维光电导系数。研究发现,对于窄禁带的 Ta₂NiS₅ 二维半导体,其红外光谱的特征吸收证明了带隙内复合中心的存在,这些复合中心成为光生载流子的重构中心,显著影响光电流随光功率的变化。当光强较小时,复合中心中的空态较多,光生载流子以较大概率被捕获,从而抑制了光电转换效率;随着光强增加,复合中心逐渐被填满,对光生载流子的捕获概率大幅下降,从而导致光电流的超线性增长。基于此,研究团队进一步实现了超线性对比度成像,为光电探测技术的发展提供了新方向。来源:华东师范大学物理与电子科学学院官网

2024年,袁翔团队利用自主搭建的强磁场红外光谱系统,在拓扑磁体 EuCd₂As₂ 中发现了三维范霍夫奇点。在实验中,研究团队通过施加强磁场,在拓扑磁体中构造了范霍夫奇点。这一现象依赖于磁场调控带结构移动,并结合红外光谱技术探测范霍夫奇点的发散态密度,其特征在光谱中表现为显著信号。在研究中,袁翔团队通过外加磁场有效调控 EuCd₂As₂ 中的交换作用,实现在磁场中对三维外尔能带的连续调整,并利用强磁场红外光谱技术捕捉到三维范霍夫奇点的关键证据:在临界磁场 0.6 T 时,观察到电子能带间光学跃迁的突然出现。这一跃迁的出现及其随磁场的演化,可通过外尔半金属的最小模型进行定量描述。同时,该模型预言的多个更高能量的光学跃迁信号,在近红外磁光实验中得到了成功验证,进一步确认了理论模型的可靠性。该研究为拓扑体系中构造范霍夫奇点并进一步探索相关电子强关联效应提供了重要的研究基础。(来源:华东师范大学官网

当袁翔谈及当今世界的科学发展与中国所取得的成果时,他说道:“基础科学研究的进步是建立在一代又一代科学家的努力与奉献之上的。如今,接力棒已经交到我们的手上。我们将继续努力追求知识的边界,不断拓展创新与发现的可能性,为实现中国式现代化、推动人类文明的进步作出积极贡献。”面对飞速发展的科学技术,袁翔在一次次探索中深刻认识到,尽管我国在众多学科领域已经实现了世界一流的科学研究与突破,但在自主研发科研仪器方面仍需加大投入。他秉承严谨治学、精益求精的态度,致力于全链条式的科学创新,为推动我国科学技术的自主发展和全球影响力而不断努力。

追求真理,严谨治学

胸怀祖国,服务人民


让我们以科学为媒

大力弘扬科学家精神

追求卓越,勇于创新

以理想为帆,以信念为桨

肩负时代重任,

努力实现高水平科技自立自强!


@湘潭大学研究生会
下一段科学家故事,由你讲述!


活动指导单位:中国学位与研究生教育学会德育委员会

发起主办单位:四川大学、中国人民大学、东北大学、浙江大学、武汉大学、湖南大学、兰州大学七所高校研究生会

本期主办单位:华东师范大学研究生会

本期承办单位:“华东师范大学研究生会”微信平台

网络新媒体宣传部
来源 | “华东师范大学研究生会”微信平台
编辑 | 杨芝杭
初审 | 朱晓晨
终审 | 唐红萍


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