物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)大學(xué)
賀文宇
研究員
助理院長(zhǎng)
博士生導(dǎo)師
2022年4月加入
蘇州科技學(xué)院物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)大學(xué)
獻(xiàn)給中學(xué)生的話(huà)
賀文宇
匯聚態(tài)化學(xué)是研究物質(zhì)匯聚相化學(xué)性質(zhì)的一門(mén)學(xué)科。在日常生活中，固態(tài)和液態(tài)便是人們最為熟悉的匯聚相。因?yàn)槲镔|(zhì)由大量電子和原子構(gòu)成凝聚態(tài)物理是什么意思，但是這種粒子在微觀(guān)上依循量子熱學(xué)描述，因而微觀(guān)粒子的量子漲落和海量的粒子數(shù)量引起的復(fù)雜度大大豐富了物質(zhì)的匯聚相，這促使例如磁序、超導(dǎo)態(tài)、拓?fù)鋺B(tài)和量子載流子液體等匯聚相可以在一些特定物質(zhì)中出現(xiàn)。匯聚態(tài)化學(xué)的理論研究因?yàn)槠潴w系的復(fù)雜度促使許多剛才接觸該領(lǐng)域的初學(xué)者倍感起步十分艱辛，但我覺(jué)得科研重在堅(jiān)持不懈不輕易舍棄。在我過(guò)去的科研之路中，我多次感受到在越過(guò)一座座山峰穿過(guò)一個(gè)個(gè)勢(shì)壘后凝聚態(tài)物理是什么意思，了解到事物的本源給人帶來(lái)的痛快之感。那是一種恍然活潑曲徑通幽的心路歷程。因而，對(duì)于想更深入了解匯聚態(tài)化學(xué)的朋友們，我希望還能與你們一起探賾索隱、鉤深致遠(yuǎn)，享受找尋真理奧妙的快樂(lè)。對(duì)無(wú)論是想從事科研工作還是想探求其它領(lǐng)域的朋友們，我希望你們就能在自己的求索之路上一直持之以恒。無(wú)論是科學(xué)研究還是生活的公路，雖然都是“路漫漫其修遠(yuǎn)兮”，但我想只要我們堅(jiān)持不懈不忘初心，這么一定可以“長(zhǎng)風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海”。
個(gè)人經(jīng)歷
賀文宇老師2013年結(jié)業(yè)于上海師范學(xué)院化學(xué)學(xué)系，2013年至2018年在臺(tái)灣科技學(xué)院攻讀博士學(xué)位，其后在臺(tái)灣科技學(xué)院化學(xué)學(xué)系兼任博士后研究員至2020年。在2020年，賀文宇老師赴日本麻省理工大學(xué)材料實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)舉辦博士后工作，合作導(dǎo)師為德國(guó)科大學(xué)教授A.Lee院士。
賀文宇老師主要從事匯聚態(tài)化學(xué)的理論研究。在臺(tái)灣求學(xué)期間，賀文宇老師主要研究了二維過(guò)渡金屬絡(luò)合物的Ising超導(dǎo)態(tài)、雙層有拐角石墨烯的反常量子霍爾效應(yīng)和拓?fù)洳牧现械拇烹娦?yīng)。在麻省理工大學(xué)兼任博士后研究員期間，賀文宇老師的興趣轉(zhuǎn)向了電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系，對(duì)量子載流子液體態(tài)進(jìn)行了深入的研究。在2022年4月，賀文宇老師回國(guó)加入北京科技學(xué)院物質(zhì)大學(xué)，兼任助理院長(zhǎng)、研究員、博士生導(dǎo)師。
研究方向
自上世紀(jì)八十年代量子霍爾效應(yīng)和低溫超導(dǎo)現(xiàn)象發(fā)覺(jué)以來(lái)，物質(zhì)中的拓?fù)鋺B(tài)、電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)和特別規(guī)超導(dǎo)態(tài)仍然是匯聚態(tài)化學(xué)中經(jīng)久不衰的研究熱點(diǎn)。近些年來(lái)，隨著雙層石墨烯的問(wèn)世，各色各樣的二維量子材料陸續(xù)涌現(xiàn)，為研究物質(zhì)的拓?fù)鋺B(tài)、電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)和超導(dǎo)態(tài)提供了良好的二維材料平臺(tái)。我的課題組主要借助量子場(chǎng)論、平均場(chǎng)近似和群論等方式作為理論工具，研究量子材料中的新奇物態(tài)和物性。具體地說(shuō)，我的課題組研究方向重點(diǎn)涉及以下三個(gè)方面：
1.找尋材料能帶拓?fù)渑c外場(chǎng)響應(yīng)的深刻聯(lián)系。在具有拓?fù)淠軒У牟牧象w系中，電子波函數(shù)的幾何特點(diǎn)可以使材料彰顯出一系列的反常效應(yīng)。其中最知名的事例是如圖一所示的量子反常霍爾效應(yīng)：非乏味的拓?fù)淠軒б肓舜嬖谟诓牧蠋吨械难h(huán)邊界電壓。不僅量子反常霍爾效應(yīng)以外，材料的磁電響應(yīng)、非線(xiàn)性電磁響應(yīng)和熱磁效應(yīng)等其它外場(chǎng)響應(yīng)也被發(fā)覺(jué)與能帶拓?fù)浜碗娮訋缀翁攸c(diǎn)有關(guān)。我的課題組將從量子場(chǎng)論中的響應(yīng)理論出發(fā)深入挖掘材料的各類(lèi)反常效應(yīng)與能帶拓?fù)涞膬?nèi)在聯(lián)系。
圖一左圖表示量子反常霍爾效應(yīng)中的循環(huán)邊界電壓，下圖示意該構(gòu)成該循環(huán)邊界電壓的電子邊界態(tài)存在于能隙中。
2.特別規(guī)超導(dǎo)特點(diǎn)研究。超導(dǎo)是指材料氣溫高于臨界氣溫時(shí)在電子輸運(yùn)上彰顯的零內(nèi)阻現(xiàn)象，是一種宏觀(guān)的量子效應(yīng)（如圖二）。超導(dǎo)除具有零內(nèi)阻的特點(diǎn)外還具有完全抗磁性。在精典的BCS理論中，超導(dǎo)源自電子庫(kù)伯對(duì)的匯聚。在近來(lái)發(fā)覺(jué)的許多超導(dǎo)材料中，配對(duì)電子被發(fā)覺(jué)具有強(qiáng)載流子軌道耦合效應(yīng)，而且配對(duì)電子來(lái)自于具有拓?fù)涞哪軒А＿@種配對(duì)電子的新性質(zhì)為超導(dǎo)帶來(lái)了例如高臨界磁場(chǎng)和超導(dǎo)晶閘管等新的超導(dǎo)特點(diǎn)。我的課題組將舉辦對(duì)特別規(guī)超導(dǎo)特點(diǎn)的研究，希望在超導(dǎo)中發(fā)覺(jué)更多新的化學(xué)現(xiàn)象。
圖二左圖是超導(dǎo)高于臨界氣溫時(shí)顯露的電子零內(nèi)阻輸運(yùn)，下圖示意超導(dǎo)中電子配對(duì)打開(kāi)能隙產(chǎn)生庫(kù)伯對(duì)。
3.量子載流子液體態(tài)。量子載流子液體是一種在零溫下也沒(méi)有任何磁序的莫特絕緣體。在量子載流子液體中，電子經(jīng)歷了載流子電荷分離，分?jǐn)?shù)化產(chǎn)生了載流子子和電荷子，而且分?jǐn)?shù)化產(chǎn)生的載流子子和電荷子由演生的規(guī)范場(chǎng)所聯(lián)系（如圖三），因而量子載流子液體具有長(zhǎng)程的糾纏，被覺(jué)得是搭建量子估算機(jī)的良好平臺(tái)。量子載流子液體作為一種奇特的物態(tài)，不能用精典的朗道理論來(lái)描述，自概念提出之日起就遭到了廣泛的關(guān)注，但至今還未有明晰的實(shí)驗(yàn)證據(jù)否認(rèn)其存在。我的課題組將在理論上研究怎樣愈發(fā)著力可行地偵測(cè)材料的量子載流子液體態(tài)。
圖三(a)量子載流子液體示意圖。(b)量子載流子液體中電子分?jǐn)?shù)化成由規(guī)范場(chǎng)聯(lián)系的載流子子和電荷子。
除上述研究方向以外，我的課題組也對(duì)拓?fù)涑瑢?dǎo)、量子估算等方向具有濃厚的興趣，并對(duì)課題組成員自主探求新的研究方向秉持開(kāi)放的心態(tài)。
興趣愛(ài)好
空閑時(shí)間我喜歡瞧瞧閑書(shū)，近來(lái)幾年覺(jué)得人到中年了，翻出先前中學(xué)數(shù)學(xué)課學(xué)過(guò)的古文詩(shī)詞和詩(shī)歌細(xì)細(xì)品位十分有意思，感受到常讀常新。工作之余我有時(shí)間會(huì)到瑜伽房跑跑步，夏季會(huì)去游泳館游泳，喜歡和自行車(chē)徒步。我在外求學(xué)多年，出席各類(lèi)學(xué)術(shù)大會(huì)和暑假中學(xué)就順便到過(guò)不少?lài)?guó)家和地方，所以也很喜歡旅行探求各地的風(fēng)土人情和小吃。我對(duì)新事物特別感興趣，保持一顆飽含好奇的心算是從事科研多年的學(xué)佛所致。