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中科院物理研究所研究员方忠:
方忠:结缘拓扑绝缘体的优秀党员
发布时间:2012-10-23 来源:中国科学报 王静 【字号:  

方忠

在当选为美国物理学会会士(APS Fellow)之前,方忠已得到了国内外同行的高度首肯和赞扬。他在2012年夏天更是收获丰盛,继8月14日荣获中国侨联的“中国侨界贡献奖(创新人才)”后,8月17日又获得了2012年度华人物理学会亚洲成就奖。2011年,他还被评为中国科学院优秀共产党员。

荣誉,缘于他对新材料性质的研究所作出的重要贡献。

迷人的拓扑绝缘体

一种物理学家称之为“拓扑绝缘体”的材料,是方忠最重要的研究对象之一。

“拓扑绝缘体是一种新的量子物质态,完全不同于传统意义上的‘金属’和‘绝缘体’。”中科院物理所一位科研人员介绍。

2009年,方忠发表在《自然—物理》(Nature Physics) 上的文章,预言了一类新的强拓扑绝缘体材料系统:Bi2Se3、 Bi2Te3和 Sb2Te3。

论文发表不久,国内外多个实验组就验证了他们所得结论的正确性,使得Bi2Se3 系列材料成为拓扑绝缘体中的明星材料。

2010年,方忠领导的小组又在《科学》杂志上发表文章提出,在Bi2Se3 系列材料的薄膜中,掺杂过渡金属元素(Cr或者Fe)可以实现量子化的反常霍尔效应。

方忠告诉《中国科学报》记者,拓扑绝缘体表面金属态完全由材料的体电子态的拓扑结构所决定,由其内部的对称性所决定,与表面的具体结构无关。正因此,它的存在非常稳定,基本不受到杂质与无序的影响。

“这些迷人的重要特征,保证了拓扑绝缘体将有可能在未来的电子技术发展中获得重要的应用,有着巨大的应用潜力。”他说。

对新奇物质计算预言

对新奇物质材料性质进行计算和预测,几乎成了方忠的“绝活儿”。

他带领研究小组对许多材料的性质进行了计算和推测。其中,包括超导、超磁阻、铁电等材料性质的推算和预测。

早在2000年,他就在《科学》上发表文章,发现典型的超导材料Sr3RuO4的表面,具有结构相变,并由此导致表面铁磁相的存在。此结果被德国著名的OMICRON网站评为2001年1月的月度科研成果。

随后,其研究小组经过系统研究后预言,通过控制晶格畸变,可以有效调控材料的磁性及电输运行为。为此,他们在美国《物理评论快报》上先后发表了5篇文章。

在铁基超导体被发现后,他快速地对其进行机理研究,并最早预言了其母体材料中的条纹自旋密度波相及其与超导态的竞争。其预言很快被美国两个科研小组的中子散射实验证实,成为目前该系统研究中最重要的物理结果之一。

“精彩的指导”

据中科院物理所一位党委委员介绍,除了本人出色的科学研究成果外,方忠还是一位优秀的学术带头人和中国共产党党员。

2003年获得“百人计划”资助回国后,方忠负责组建中科院物理研究所量子模拟科学中心,聚集了一支强有力的计算队伍,包括研究员5人、学生十余人。

方忠在担任实验室党支部组织委员的4年间,全方位配合支部工作。他注重培养优秀青年科技骨干和优秀研究生加入党组织。既在思想政治方面给予他们帮助和关怀,又在科研业务方面给予他们无私的指导。他不因繁忙的科研工作而放弃党的组织工作,对党支部的建设发展能够提出中肯的建议,表明自己的立场与态度,既维护党的团结统一,又做到了言行一致。

在指导研究生的过程中,方忠着重于学生科研能力的培养。他不仅能调动学生的主观能动性,还乐于为学生提供发挥能力的机会。同时,在学生遇到困难时总是以积极的姿态提供帮助和建议。对于学生不理解的物理问题,他每次都非常耐心仔细地从问题的最基本处开始讲起,一步一步地把整个物理问题非常清晰明了地讲解完,直至学生把问题完全搞懂,融会贯通。

一位学生在听了他的讲解后,感慨地说“能经常接受到方老师这样精彩的指导真是太幸福了!”

(原载于《中国科学报》 2012-10-23 A1 要闻)

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