近期，南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院陳志剛教授和許京軍教授帶領(lǐng)的課題組，在光子石墨烯能谷贗自旋方面的研究取得了重要進(jìn)展。

近年來，石墨烯和二硫化鉬等具有蜂巢結(jié)構(gòu)的二維材料引起了人們極大的興趣，其能谷自由度表現(xiàn)出很多新奇的特性及其在信息領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，成為“能谷電子學(xué)”這一新興交叉領(lǐng)域的前沿研究熱點(diǎn)之一。

通常為了能有效操控能谷自由度，人們需要打破石墨烯結(jié)構(gòu)的空間反演對(duì)稱性，打開狄拉克點(diǎn)的帶隙，利用貝里曲率的不同來區(qū)分實(shí)現(xiàn)。

該課題組通過研究發(fā)現(xiàn)，在光子石墨烯晶格中，即使不破缺晶格結(jié)構(gòu)的空間反演對(duì)稱性也能觀察到與能谷自由度相關(guān)的物理現(xiàn)象。課題組首次利用光誘導(dǎo)制備的光子石墨烯晶格，實(shí)現(xiàn)了能谷渦旋的產(chǎn)生和拓?fù)浜傻姆崔D(zhuǎn)，并且發(fā)現(xiàn)了由于激發(fā)高帶模式導(dǎo)致的能谷渦旋簡(jiǎn)并破除現(xiàn)象，這是通常的二能帶狄拉克模型所不能解釋的。該研究結(jié)果不僅加深了對(duì)石墨烯結(jié)構(gòu)中能谷物理的理解，而且對(duì)其它物理系統(tǒng)中能谷和拓?fù)湮锢憩F(xiàn)象的研究提供了有益的借鑒。

該課題組的研究成果以“Valleyvortexstatesanddegeneracyliftingviahighbandexcitation”為題，于今年3月29日發(fā)表在物理學(xué)頂尖期刊《PhysicalReviewLetters》上。該論文以南開大學(xué)為第一單位，宋道紅副教授為第一作者，許京軍教授和陳志剛教授為共同通訊作者。論文與韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究院DanielLeykam教授和西北工業(yè)大學(xué)、希臘克里特大學(xué)等單位合作完成。

據(jù)了解，該課題組先前在光子石墨烯前沿物理的研究中已經(jīng)取得了一系列重要進(jìn)展，相關(guān)工作相繼發(fā)表在《NatureMaterials》《NatureCommunications》《PhysicalReviewLetters》等。去年，在國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等的支持下，該課題組已在《PhysicalReviewLetters》上連續(xù)發(fā)表了兩篇論文，報(bào)道了在人工光子學(xué)材料方面突破性的研究工作，包括：石墨烯能谷的布洛赫震蕩、Lieb型光子晶格中的新型平帶模。

《PhysicalReviewLetters》是美國(guó)物理學(xué)會(huì)(AmericanPhysicalSociety)于1958年創(chuàng)辦的物理學(xué)綜合性期刊，屬于物理學(xué)公認(rèn)的頂級(jí)刊物,主要發(fā)表重要的物理研究成果。2018年度該期刊影響因子為8.839。