拓扑材料由于其新奇的表面态，表现出许多有趣的电子特性。2014年，物理所方忠、戴希、翁红明等通过第一性原理计算预言单层的ZrTe5是有可观能隙的二维拓扑绝缘体（Weng H, Dai X and Fang Z 2014 Phys. Rev. X 4 011002），同时其三维体材料具有丰富的拓扑相，是研究拓扑相变的理想平台，因此受到物理学界的广泛关注。但是，由于材料的准一维特性，人们至今无法通过机械剥离的方法获得大面积均匀的ZrTe5少层甚至单层薄膜样品， 相关研究也主要集中在块材上。相比于块材样品，ZrTe5纳米带由于具有大的比表面积，表面态的贡献将会更加突出，有助于研究表面态导致的新奇物理现象。

本文作者改进了传统的化学气相输运法，使用硅作为催化剂，生长出了高质量的ZrTe5纳米带和块材单晶。与传统的化学气相输运方法相比，本文提出的生长方法的优势在于：（1）可以生长出纳米结构的ZrTe5；（2）生长块材单晶的时间由数周减少到两小时左右；（3）生长过程更加安全。球差矫正透射电镜以及低温量子输运等实验表明，生长出的纳米带具有高晶体质量以及高载流子迁移率（＞ 30,000 cm²/Vs）。

本文的研究为将来研究ZrTe5表面态的电学输运性质提供了机遇，也为将来生长少层甚至单层的ZrTe5，最终实现二维拓扑绝缘体提供了可借鉴的思路。

金属氧化物界面是表面科学领域最广泛的研究主题之一。 例如，Fe /MgO/Fe(001)异质结表现出巨大的隧道磁电阻效应，并已被应用于现代计算机硬盘和磁随机存取存储器。氧吸附的Fe(001)表面是最典型的金属-氧气界面之一，其对电子的吸收表现出高度的自旋依赖性，已被成功应用于VLEED型高效电子自旋探测器。然而，到目前为止，尚未有详细的研究报道阐明Fe(001)-p(1×1)-O表面费米能级附近复杂的电子结构。本文通过偏振可调的角分辨光电子能谱以及大量的层数依赖和轨道分辨的密度泛函理论(DFT)计算，揭示了氧吸附的Fe(001)表面极其复杂的电子态结构。研究还表明，在表面区域存在各向异性的电子关联和p-d杂化效应之间的相互作用。本工作对低维强关联电子系统研究提供了进一步深入的见解。

光在纳米尺寸介质中的传播行为与在宏观尺寸介质中有显著的不同。在纳米尺寸介质中，近场的光-物质相互作用导致光场的动力学量（动量和角动量）对光的传播有很大影响，其中自旋-轨道相互作用在很大程度上决定了光的传播行为。

北京大学物理学院林峰副教授和方哲宇研究员团队研究了银纳米球和纳米线组成的结构中光的动量和角动量的分布。他们以麦克斯韦方程的狄拉克形式为基础，分析了这些动力学量在空间结构对称下的分布特点，发现它们严格遵守诺特定理；光的自旋角动量到轨道角动量的转换由光学势的空间变化强度决定。特别是，在纳米结构光场中，动力学量的空间守恒在很大程度上决定了光的传播方向，其作用要大于由相位引起的光干涉效应。该工作有助于利用动力学量深入理解纳米结构光场中光的行为，并为纳米光学器件的设计提供帮助。

利用液相剥离法制备少层二维材料并应用于电子器件的构建是目前二维材料的研究热点之一。本研究工作利用CO2超临界流体技术对二硫属化合物块体进行预处理，CO2分子在层间的嵌入有效增加了层间距离，在低功率和短时间的超声作用下就可大规模地制备高质量的少层二硫属化合物，从而极大地提高了超声剥离的效率，降低了超声对薄层材料晶格结构的破坏作用。同时，利用不同极性液体具有不同表面张力的机制，在两相液体界面进行少层二硫属纳米片的自组装，获得了不同层数的厘米级自组装薄膜。通过对少层WSe2纳米片自组装薄膜光电性能的研究，发现其场效应载流子迁移率可达0.12 cm²V^-1s^-1，在650 nm的光激发下其光电流在1 V的电压下可达4 nA，5 V电压下的光响应时间为0.2 s。通过进一步提升自组装薄膜的界面接触性能，该工作所提出的大规模超声剥离方法和界面自组装技术有望被应用于二维材料柔性电子器件的构建研究。

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Virtual Special Topic — Magnetism and Magnetic Materials