基于密度泛函理论的第一性原理方法已经成为人们研究材料结构、性质以及进行新功能材 料设计的重要手段。对于掺杂和界面体系，人们常常需要使用超胞来描述。超胞的使用导致能带 折叠，从而掩盖能带结构的重要特征，为人们分析掺杂和界面效应对材料能带结构的影响带来困 难。本文概述了超胞导致的能带折叠现象，重点介绍了基于平面波和原子轨道的能带反折叠方法、 声子能带反折叠方法及相关计算工具，给出了该方法在掺杂和界面体系电子、声子能带结构方面 应用的例子，并对该方法进行了展望。
氧化物超导体是非常规超导体最重要的表现形式之一，其中铊系、汞系和铜碳系列超导体 的超导临界转变温度 (Tc) 都可达到 110 K 及以上，高的超导转变温度和液氮温区较高的不可逆磁 场，以及广泛应用潜能备受人们关注。显然，高的超导临界温度使超导应用的冷却介质选择增多， 经济实用的冷却剂可望扩大这些高超导转变温度超导体的应用领域和增加长期运行可行性。本文对 110 K 超导临界温度超导材料包括铊系、汞系和铜碳系超导体的发展历程和超导性能进行介绍 和总结，并从理论上去分析超导转变温度的影响因素，定性解释高温超导体高 Tc 的原因。特别关 注分析了它们不可逆场的差异，展望这些高临界温度超导体的可能新型应用。
从本质上讲，规范场是物理学中 (量子场论，基本粒子理论) 重要的研究领域 (1979 年、 1999 年和 2004 年共有六位物理学家获得诺贝尔奖，他们的研究工作直接或间接与规范场有关)， 而纤维丛则是数学中 (微分几何、群论、李代数) 的热门课题 (1986 年唐纳森因研究纤维丛获得菲 尔茨奖)。近年来，对杨–米尔斯方程、纤维丛和规范场的研究正在深入开展，因此，本文着重从物 理概念出发，分别论述规范场在量子场论中，纤维丛在微分几何中相关概念的形成、发展，以及 与杨–米尔斯方程之间的关系，特别是从电磁场、弱力和强力的统一方面，显示了规范场的重要性 和深远意义，为了使更多的相关专业读者能在这一重要的领域中迅速获得必要的专业知识，产生 探索和创新的热情，在综述中对阿贝尔规范场到非阿贝尔规范场，以及对称性自发破缺的基本概 念和处理方法，进行了详细的论述，特别是初步探讨了杨–米尔斯方程的空间属性，目的是希望能 更好地将规范场、纤维丛这二者与杨–米尔斯方程联系起来，加深对纤维丛的联络在更深层次的了 解，由于这类问题是一个有意义的研究方向，值得有志者去深入探索。
本文系统深入地梳理了粒子物理中量子纠缠的历史起源。1957 年，玻姆和阿哈诺罗夫 指出，1949 年吴健雄和萨克诺夫的实验实现了爱因斯坦–波多尔斯基–罗森关联。事实上，这是 历史上第一次在实验中明确实现空间分离的量子纠缠。惠勒最早建议这个实验，作为对量子电 动力学的检验，但是计算有误，正确的理论计算来自沃德和普赖斯，以及斯奈德、帕斯特纳克 和奥恩博斯特尔，也符合杨振宁 1949 年的选择定则。1964 年贝尔不等式发表后，人们考虑，它 是否可以通过吴–萨克诺夫实验检验。这推动了该领域的发展，吴健雄小组也做了新的实验。1957 年，李政道、厄梅和杨振宁确立了 K 介子的量子力学形式，并发现中性 K 介子是一个双态系统。 1958 年，基于与杨振宁 1949 年选择定则类似的方法，戈德哈贝尔、李政道和杨振宁最早写下 K 介子对的纠缠态，其中单个 K 介子可以带电，也可以电中性。这首次给出光子以外的高能粒子的 内部自由度纠缠。1960 年，作为没有发表的工作，李政道和杨振宁又讨论了中性 K 介子对的纠 缠态。本文也顺便介绍了几位物理学家，特别是沃德。
近来，以共轭聚合物为沟道材料的有机电化学晶体管 (OECT) 因其易于制备、具有离子–电 子转换能力和生物界面相容性而成为研究热点。然而，已报道的用于 OECT 沟道材料的大多是 p 型共轭聚合物，而基于 n 型共轭聚合物开发的 OECT 则很少，而不平衡的发展阻碍了复杂互补 电路的实现。最近被报道的新兴 n 型共轭聚合物半导体 Poly (benzimidazobenzophenanthroline) (BBL) OECT 为解决上述问题提供了一个有效的方案。但 BBL 薄膜本身具有脆性无法拉伸，无 法满足柔性器件的使用需求，大大阻碍了其应用及发展。本工作中，我们提出了一种器件可拉伸 的 n 型 BBL OECT 器件的制备方法，并验证了其在汗液传感方面的可行性。
实现室温超导一直是人们长期追寻的梦想，寻找和合成出具有室温超导性的新材料已成为 凝聚态物理学家和材料物理学家的“圣杯”。近年来，随着理论和实验相继发现超导临界温度高于 200 K 的 H3S 和 LaH10，氢基超导体已逐渐成为实现室温超导的最佳候选，成为物理学、材料科 学等多学科研究的热点领域之一。在本文中，我们将概述超导材料的发展历史和几种典型超导材 料，重点介绍当前高压下氢基超导体的研究进展及面临的挑战，详细讨论中低压力范围氢基高温 超导体的设计思路，展望氢基超导体在低压甚至常压下实现高温乃至室温的可能性。
二阶非线性光学效应源于电子势函数的非谐性，可实现激光的频率转换，被广泛应用于基 础科学研究和现代激光技术。单层过渡金属硫族化合物具有极大的二阶非线性系数，作为基础单 元实现高效的非线性光学响应潜力巨大。如何保持单层材料的极大非线性系数，扩展材料厚度及 响应频段，提升非线性响应，是重要挑战。本文主要介绍了基于单层过渡金属硫族化合物的二阶 非线性光学效应的调控，包括单层过渡金属硫族化合物的频率依赖及不同对称性相的多层堆叠等， 并总结了过渡金属硫族化合物非线性光学效应的应用前景。
在材料中输入热流并在垂直于热流的方向上施加磁场时，热载流子将可能被磁场偏转，获 得横向速度，从而导致材料在横向出现一个温度梯度。这种效应被称为热霍尔效应 (THE)。与电 霍尔效应类似，热霍尔效应被预言将在一些拥有非平庸贝利曲率的材料中出现，因此它可以揭示 材料的拓扑性质。然而，热霍尔效应并不像电霍尔一样，只局限于载流子带电的体系；相反，任 何种类的准粒子都可以导热。因此，热霍尔效应也可以用来探索强关联电子体系材料 (尤其是绝缘 体) 的奇异性质。因此，热霍尔效应更具有普适性，并日益成为探测电中性激发，如声子和磁振子 的强有力手段。不仅如此，有如手性声子这样超越一般非平庸贝利曲率图像的因素仍可导致热霍 尔效应；探查其中的热霍尔效应将为理解材料中复杂的微观机理指明方向。但是，热信号比电信 号要微弱得多。尤其是测量热霍尔效应，往往要在较大背景噪音中提取微弱的有效信号，这使霍 尔热导的测量极具挑战性。但是得益于科研工作者大量的努力，该领域在近几年发展迅速，得到 了许多十分有趣的结果。在本文中，我们将简要总结现有的一些令人兴奋的在霍尔热导率测量方 面的成果，指出尚未解决的问题，并提出未来可能的方向。
当考虑电子间的库伦排斥相互作用，以及电荷、自旋和轨道之间的相互耦合时，诸多超越 了近自由电子框架的新奇量子态涌现而出，如非常规超导态和量子自旋液体等。对这些新奇物态 的认知不仅会拓展现有的知识框架，也有望引发新一轮的量子科技革命。因此，对强关联物理的 研究是当下凝聚态物理领域的前沿课题。铜基高温超导体的母体是一种莫特绝缘体，在传统的能 带论之下被预言为金属态。然而电子间的强关联行为使得它表现出绝缘体的性质。由于莫特绝缘 体中库伦相互作用致使能隙打开并冻结其中的电荷自由度，所以在该体系中难以开展电输运性质 的测量研究。作为一种对于元激发（不仅包括电子，还包括磁振子、自旋子等）敏感的探针，热输 运测量在强关联电子系统的研究中发挥着重要的作用。本文回顾了近些年在非常规超导、重费米 子系统和量子自旋液体研究中一些有趣的纵向热输运性质的研究成果，并与我们近期发表的运用 横向热导率测量热霍尔现象的综述文章相互补充。
拓扑超流态是一种奇异物质态，它的内部受能隙保护，而在其系统边缘却可以容纳无能隙的Majorana 费米子。由于该粒子满足非阿贝尔统计，并且受拓扑保护具有良好的稳定性，用它 们携带量子化的信息，可以用于拓扑量子计算的研究。近年来，理论工作预测了各类系统中可能 存在的拓扑超流态。我们首先介绍了在各类光晶格模型中的拓扑超流, 光晶格的超冷原子具有良 好的可控性与普适性，是实现拓扑超流的理想模型系统。接下来我们介绍了自旋轨道耦合调控下 的拓扑超流，自旋轨道耦合效应是诱导拓扑相的重要条件，并且人们已经在实验上合成了人工自 旋轨道耦合，这为实验上观测拓扑超流取得了突破性的进展。随着近年来实验技术的提高，曾经 难以在实验中观测的，被人们所忽略的拓扑Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) 超流相也 成为了人们研究的热点，因此我们接下来介绍了拓扑的FFLO 超流。此外，我们还介绍了拓扑超 流其他方面的进展，包括孤子引诱的拓扑超流、三组分的拓扑超流、大陈数的拓扑超流以及拓扑 超流临界温度的提高。在实验中，如何检测与实现拓扑超流，是其研究的目的及意义所在，因 此我们在文章的最后介绍了拓扑超流的识别与实现。
二维磁性材料是当前凝聚态物理的研究热点。近来的实验发现双层CrI3 存在与三维块体 不同的层间反铁磁序，表现出独特的量子限域效应和潜在的器件应用，受到了人们的广泛关注。大 量的研究表明层间磁序跟堆垛密切相关，但仍存在争议。本文主要综述双层磁性材料层间磁序及 其应用的研究进展，重点介绍了磁性与堆垛方式之间的关联，指出了密度泛函理论在层间磁性机 理研究中存在的挑战，阐述了层间磁序相关的器件应用，并对未来可能的研究方向进行了展望。
二维过渡金属硫族化合物具有独特、优异的电学和力学性能，已被广泛应用于基础研究以 及电子、自旋电子、光电子、能量收集捕获和催化等领域当中。然而，二维过渡金属硫族化合物在 苛刻的条件下不稳定，并且在环境中极易降解，这限制了其在大多数领域的应用。在本篇综述中， 我们总结了二维过渡金属硫族化合物环境稳定性研究的最新进展，包括最新的生长方法、稳定性 的基本机制以及保护二维过渡金属硫族化合物材料免受老化和性能衰退的方法。通过从生长过程 中分析影响二维过渡金属硫族化合物稳定性的关键因素，我们对优化生长方法以提高其稳定性进 行了回顾。最后，我们展望了生长稳定二维过渡金属硫族化合物的指导方法，这也为制备、设计 其他先进功能材料以及相应异质结结构带来可能。
在过去的十年中, 由于细胞生物学的进步, 将细胞组织作为活性物质的理论研究已经成为软 物质物理学的一个新领域。本文综述了近年来基于细胞组织活性网络（AN）模型的理论进展。在介 观尺度上, 细胞组织的非平衡动力学主要由细胞的自我推进和其他非推进活动驱动, 如主动收缩力 或细胞张力/体积振荡。自推进细胞的 AN 模型可以再现体内细胞组织的复杂动力学, 如活性/黏 附驱动的固液转变、集群和活性湍流。结合细胞张力波动的 AN 模型还可以模拟果蝇胚胎细胞中 的体积振荡波, 并预测张力波动驱动的细胞组织固液转变。利用 AN 模型研究细胞组织的结构相 变和密度涨落, 加深了我们对这一独特的非平衡软物质系统的认识。
阻挫量子磁体中的新奇物态与效应是凝聚态物理研究的重要前沿方向，因其与高温超导、拓扑量子计算等的密切联系，近年来吸引了人们浓厚的研究兴趣。实验上，阻挫自旋液体候选材料的 新进展层出不穷，人们系统地研究了若干三角晶格、笼目晶格和六角Kitaev 阻挫磁体等材料，发 现其在一定条件下展现出自旋液体态的特征，但澄清其中的量子物态是充满挑战的量子多体问题。 作者最近的工作指出，可以从有限温度张量重正化群多体计算入手，开展热力学性质的精确计算 与分析，确定阻挫磁体的微观自旋模型，做出进一步理论预言并开展实验验证，从而建立量子磁性 系统的多体计算精确研究方案。有限温度张量重正化群方法是计算大尺寸二维阻挫量子自旋模型 有限温度性质的有力工具，在本文中作者首先介绍新近发展的系列张量重正化群方法，包括线性 和指数张量重正化群等。随后，作者讨论有限温度张量方法在三角晶格量子伊辛磁体TmMgGaO4 和六角晶格Kitaev 磁体α-RuCl3 的微观自旋模型中的具体应用：通过高精度和全面的多体计算， 揭示出其中存在演生U(1) 对称性与拓扑相变，以及高场量子自旋液体态等新颖的结论，这些理 论预言也陆续被实验所证实。通过上述实例，作者展示了有限温度张量重正化群计算方法在自旋 液体候选材料研究中的应用价值，并期待这些方法能在强关联量子物质研究中发挥重要作用。
作为热电材料 FeSb2 的姊妹材料，RuSb2 被广泛研究，但以前的工作主要集中在与 FeSb2 的比较上，尚未对 RuSb2 在压力下的性质进行深入研究。在本文中，我们研究了 RuSb2 在压力 下的性质，并探讨了其与 Ru 的磷族化合物 RuP2 和 RuAs2 之间晶体和电子结构的异同。我们 用晶体结构搜索方法结合第一性原理计算，发现该族化合物经历了一系列结构相变：（I）RuSb2： Pnnm → I4/mcm → I4/mmm；(II) RuP2：Pnnm → I41/amd → Cmcm；(III) RuAs2： Pnnm → P-62m。新发现的五个相在高压下都是热力学和动力学稳定的，并表现出金属性。RuSb2 和 RuP2 的四个高压相在泄压到零压后动力学依旧稳定。我们计算得到 RuSb2 的 I4/mcm 和 I4/mmm 相以及 RuP2 的 I41/amd 和 Cmcm 相的超导转变温度在 0 GPa 时分别约为 7.3 K、 10.9 K、13.0 K 和 10.1 K。另外，RuSb2 的 I4/mcm 和 I4/mmm 相以及 RuP2 的 I41/amd 相还具有拓扑非平庸的表面态。我们的研究表明，压力是调节 Ru 的磷族化合物结构、电子和超 导性质的有效方法。
回音壁模式微腔因模式体积小、超高 Q 值和低阈值的优点得到了广泛的关注，但是在旋 转对称的回音壁微腔中会产生多纵模激光辐射，并且辐射的方向性较差，在实际应用中受到限制， 寻求有效方法实现回音壁激光的单模辐射是微腔激光器走向实际应用的关键问题。本综述重点阐 述了近年来回音壁激光单模调控的几种方法，包括减小腔体尺寸、外加选模结构、基于游标效应、 基于宇称时间对称性破缺、变形微腔等，并对单模回音壁激光的发展前景进行了展望。通过本综 述以期为相关领域研究人员提供参考，深入理解回音壁激光单模调控的物理机理。
钙钛矿太阳能电池作为第三代新概念太阳能电池，具有光电转换效率高、成本低和加工灵 活等优点，近年来发展迅速，虽然其光电转换效率逐渐可与硅电池相媲美，已接近工业应用水平， 但钙钛矿太阳能电池工业应用核心问题是其稳定性。如何使钙钛矿太阳能电池长期保持高效率是 研究人员需要解决的最大问题。目前，封装作为解决钙钛矿太阳能电池外部稳定性问题的手段之 一已经被广泛研究，良好的封装不仅可以解决器件的稳定性问题，还可以保证器件的安全性，延 长使用寿命。本文简要介绍了影响钙钛矿太阳能电池稳定性的因素及稳定性测试的条件。最后介 绍了钙钛矿太阳能电池的不同封装结构、封装工艺和封装材料对封装性能的影响。随着封装研究 的不断深入，研究人员将不断优化和解决存在的问题，最终实现钙钛矿太阳能电池的大规模产业 化应用。
在极性晶体中，由于强电子–声子耦合，激发的电子–空穴对可以被晶格畸变产生的形变势 场所俘获，形成自陷激子。金属卤化物钙钛矿半导体作为一种离子晶体已经被证实具有高效的自 陷激子发光，成为制备新一代高质量白光光源的理想候选材料。然而，对于金属卤化物钙钛矿中 自陷激子发光机制的理解仍然较为匮乏，远远落后于器件方面的发展。为此，本文主要从自陷激 子的基础物理角度出发，总结了近年来关于金属卤化物钙钛矿半导体中自陷激子的形成条件、形 成机制以及相关激发态动力学的研究进展，并对未来基于该体系中自陷激子机理方面的研究做出 展望，从而为该体系中自陷激子的研究提供更加清晰的物理图像。
