物理学院 School of Physics, Nanjing University

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物理学院第 201709 期工作简报(2017-9-5)(院办)

2017年09月05日

南京大学物理学院工作简报

201709(总第268)

南京大学物理学院  2017-9-5


 

79—16日,我院举办了“2017年物理学全国优秀大三学生暑期学校”,来自25所高校的89名本科三年级学生参加,全部大三学生参加了物理学院考核。7917日,我院举办了2017 年度教育部全国物理拔尖计划原子分子光学(AMO)暑期夏令营,来自14所高校的70名拔尖班学生参加,夏令营以量子通信课程作为主题。(张亚辉、应学农)

 

1Nano Letters发表物理学院龚昌德课题组关于石墨烯中磁性调控的研究成果

当样品尺寸降低到纳米尺度时,由于量子干涉经常会导致一些奇异的性质,因此量子约束在纳米结构中成为一个很好的产生和控制材料物理性质的手段。石墨烯拥有特别的电子输运性质,探讨其中的磁性成为大家非常感兴趣的研究课题。石墨烯中电子关联较弱,体态并不呈现磁性。但由于边界的局域性,石墨烯能够在边界上出现局域磁距。2014Nature杂志报道了用扫描隧道显微镜测量发现了在锯齿状边界的石墨烯纳米带中随着宽度增加可发生一次绝缘—金属相变【Nature 514, 608 (2014)】,表明宽度较大时边界磁矩发生了一次从反铁磁关联(AFCE)到铁磁关联(FMCE)的转变。

龚昌德教授课题组最近在Nano Letters发表了“Width-tuned magnetic order oscillation on zigzag edges of honeycomb nanoribbons”的研究工作【Nano Letters 17, 4400 (2017), DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b01474】。他们详细研究了具有锯齿状边界的类似石墨烯的蜂窝状纳米带的边界磁性,发现在小量掺杂情况下,随着尺寸变化边界磁结构表现出AFCEFMCE态多次交替出现的量子振荡现象(图1),振荡周期随着掺杂度增加而减小。能量分析表明系统通过改变边界磁关联来增强边界磁矩,从而降低能量。磁矩在体内衰减很快,但亦显现类似于Friedel振荡的关联。他们进一步建立了一个朗道理论来理解上述磁结构相变,发现边界磁矩通过获得另一个边界磁矩的正相干而增强,因此随着尺寸的变化,系统边界磁关联必须在AFCEFMCE中不断转换来满足正相干要求从而降低能量。因此这种磁结构振荡是量子约束和量子相干效应共同导致的典型量子现象。而且,他们的研究结果表明这种AFCE-FMCE相变对边界无序不敏感,容易操作,并且可以在常温下实现,因此有望在以后的自旋电子学方面得到应用。


图:(a)两种不同的磁结构;(b)磁结构的掺杂-尺寸相图;(c)能隙随着尺寸的变化,表现出绝缘-金属相变;(d)边界磁矩随着尺寸的变化。

该工作是龚昌德教授课题组和美国布鲁克海文国家验室尹卫国研究员的合作成果,研究生陈文潮为论文第一作者,周苑副教授、于顺利副教授和尹卫国研究员为论文共同通讯作者。研究工作获得了国家自然科学基金,科技部973计划,国家留学基金委、人工微结构科学与技术协同创新中心以及美国能源部基础能源科学办公室的支持。

(周苑供稿)

 

2、王炜教授、曹毅教授研究团队在生物分子力学特性研究方面取得新进展

我院王炜教授、曹毅教授研究团队在生物分子力学特性研究方面取得新进展,发现了一种受镁离子调控的具有力学各向异性的RNA三通(Three-way junction)结构,相关结果以“Mg2+-Dependent High Mechanical Anisotropy of Three-Way-Junction pRNA as Revealed by Single-Molecule Force Spectroscopy”为题,发表于20177月的《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition, 2017, 56, 9376 –9380 DOI: 10.1002/anie.201704113)上。该论文的第一作者为南京大学物理学院2015级博士研究生孙阳,通讯作者为王炜教授和曹毅教授。南京大学的秦猛教授及邸维帅、李一然、黄文茂、王鑫同学也对该项工作作出重要贡献。

的力学各向异性是由于在拉伸过程中两个镁离子结合位点不同协同性所致。这也是生物分子力学各项异性的新机制。

图一:3WJ-pRNA的结构和不同拉伸方向的力学强度

该工作得到人工微结构科学与技术协同创新中心和固体微结构物理国家重点实验室的支持,国家自然科学基金、科技部973计划以及南京大学登峰人才计划的资助。

(王骏供稿)

 

32017年第四届全国大学生物理实验竞赛在我校举行

日前,由高等学校国家级实验教学示范中心联席会主办,南京大学物理学院、江苏省物理学会共同承办的第四届全国大学生物理实验竞赛在南京大学仙林校区举行,来自全国56所高校的216名本科生参加了本届竞赛。

据了解,全国大学生物理实验竞赛始于2010年,每两年举办一届,是一项面向在校大学生的物理学科竞赛活动,旨在激发大学生对物理实验的兴趣和潜能,培养大学生的创新能力、实践能力和团队协作意识,促进高校物理实验教学改革。本届竞赛除各国家级物理实验教学示范中心所属高校参赛外,还邀请了拥有国家物理拔尖计划项目、国家理科基础科学研究和教学人才培养基地物理学专业点、国家工科基础课程物理教学基地、国家级精品课程的高校以及部分特邀高校参赛。本届竞赛赛题分基础性实验和综合研究性实验竞赛两类,经过两天紧张的比赛,分别评选出一等奖、二等奖和三等奖各24名、46名和68名。

在本届竞赛闭幕式暨颁奖典礼上,南京大学副校长王志林,教育部物理专业教学指导委员会秘书长刘玉鑫,高等学校国家级实验教学示范中心联席会物理学科组组长、中国科技大学张增明教授分别致辞。南京大学国资处、物理学院,江苏省物理学会负责人等与会。活动由南京大学物理学院副院长、江苏省物理学会常务理事吴小山主持。

刘玉鑫指出,本届竞赛命题定位水平难度适当,针对大学本科生已经掌握的物理知识以及完成的实验课程,既重视物理基础,又充分体现学生的实践能力、动手能力和创新思维,很好地区分了参赛选手的物理实验水平。

王志林表示,培养人才是一所大学的根本任务,而实践教学是一个很重要的平台载体。从教学方面来看,学生能力的培养一是对已有知识的掌握,二是运用已有知识解决实际问题的能力,三是创造新知识的能力。我们的大学生对知识的掌握在国际上名列前茅,但在解决问题、创造新知识的能力方面仍有欠缺。如何培养学生的创新能力是高校所面临的一个重要问题,实践教学是其中最关键的一步。举办大学生物理实验竞赛不仅能提升学生的技能、拓宽学生的视野,同时也能让各兄弟院校借鉴彼此实践教学的优秀经验,相互促进,共同提高。

(王寅龙供稿)

 

4海内外专家南大共话强子物理

2017724日至29日,第九届强子物理在中国和世界范围的机遇研讨会在我校鼓楼校区科技馆报告厅召开。
    
本次研讨会由南京大学、中国科学院紫金山天文台、中国高等科学技术研究中心等联合举办,南京大学承办,由美国JLab陈剑平教授、我校陈申见教授、昆山杜克大学高海燕教授、我校刘佐伟教授担任共同主席。中科院高能所所长王贻芳院士、国科大副校长吴岳良院士、中科院理论所张肇西院士等知名专家应邀参会。本次会议的主要议题集中在强子物理学的现状、即将到来的新设施以及未来的新物理学前沿等。

强子物理已经吸引了中国核能与高能物理界的极大兴趣,是中国各大院校和研究所的主要研究领域之一。与此同时,中国的合作在国际强子物理设备方面正在发挥越来越重要的作用(如RHICCOMPASS@CERNJ-PARC),尤其是最近升级的12 GeV Jlab,将为强子物理学的前沿研究提供广泛的机会。此外,美国2015年核科学长程计划推荐电子离子对撞机(EIC)作为新一轮设备建设的最高优先项目,这标志着QCD物理学的下一个前沿。在中国,EIC@HIAF也被广泛讨论。

(崔著钫供稿)

 

5、我校代表队获得第八届全国大学生物理学术竞赛(CUPT)一等奖

201781318日,第八届全国大学生物理学术竞赛(CUPT)在哈尔滨工业大学成功举办,南京大学代表队在74支参赛队伍中,以总分第五的成绩获得一等奖。

物理学术竞赛是一项综合能力训练项目,重点培养学生运用知识解决问题能力、自学知识能力、协作精神、团队精神、领导才能、批判性思维能力、交流表达能力等,深受同学喜爱和青睐。此次比赛吸引了来自全国各地73所高校参赛,27所高校观摩,总共100所大学近千名师生前往参加,是CUPT举办以来规模最大的一次比赛。南京大学代表队成员是在全校报名的2016级本科生中选拔产生的。物理学院派出2015级本科生徐乾和吴为浚担任领队,匡亚明学院2016级本科生刘宇平任队长,物理学院2016级本科生董家豪、罗遥、管晨光和陈明远为队员的参赛队伍。王思慧教授,吴雪炜老师、王寅龙老师担任裁判。周惠君老师随队指导。

经过五轮20场艰苦激烈的比赛,南京大学代表队最终以总分第五的优异成绩,获得了一等奖。明年的CUPT将在山西大学举办。

(王寅龙供稿)

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