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学术新秀 | 周致远:另辟蹊径,解锁新维

在2025年度清华大学第二十九届研究生“学术新秀”评选活动中,色播app 2020级直博生周致远凭借其在研究领域内取得的优异成果,获得校级“学术新秀”荣誉称号。今年,全校仅有10名研究生获得这一荣誉,这代表着清华大学研究生学术的最高水平。让我们一起对话学术新秀,了解他在学术之路上探索、挑战和突破的成长故事,向优秀榜样学习,努力在科研路上持续开花结果。

周致远,男,色播app-色播下载 2020级博士生,师从宋成教授,主要研究领域是自旋电子学。以第一作者身份在Nature期刊发表一篇论文,以第三作者身份在Nature Review Materials期刊发表一篇文章(导师为第一作者)。研究生阶段曾获清华大学综合二等奖学金和第二十九届清华大学“学术新秀”荣誉称号。

周致远在“学术新秀分享会”上分享经验

另辟蹊径,解锁新维

传统观点认为,铁磁与反铁磁的特征是互相排斥、泾渭分明的。2019至2022年期间,国内外多个研究组从理论上提出了一种新的磁性物相——交错磁体(altermagnet),打破了近百年来的这一认知。交错磁体的系列发现与“筷子”成功夹住火箭等一起入选了《Science》2024年度十大科学突破。然而,以往交错磁体领域的研究主要聚焦于从输运性质和谱学特征角度对交错磁体进行表征。对交错磁体的调控则局限于奈尔矢量的层面,尤其是利用奈尔矢量的取向调控反常霍尔效应等磁电输运现象。周致远在导师指导下通过分析发现:交错磁体的形成源于相反取向的磁性子晶格附近截然不同的晶体环境,因而交错磁体的序参量不仅依赖于奈尔矢量的取向,还强烈敏感于晶体对称性。如果能跳出传统的研究视角,利用晶体对称性实现对交错磁体的调控,将为进一步揭示交错磁体的本质和产生新奇磁电输运现象等提供新的维度。

铁磁、反铁磁和交错磁体的自旋构型对比

晶格重构,磁序新生

基于上述认识,周致远通过综合基片选择和生长条件控制等手段,生长出了高对称晶面(0001)面垂直于基片表面的CrSb薄膜,在保持奈尔矢量的易轴取向不变的条件下成功诱发了CrSb中不同类型的晶格畸变, 从而实现了镜面对称性的破缺和磁空间群的转换。交错磁体序参量也随着磁空间群的转换而发生了重构,成功地在晶体对称性维度实现了对交错磁体的调控。这不但意味着能够产生沿不同方向的反常霍尔矢量,而且能够改变两个磁性子晶格之间的磁相互作用的形式,产生不同取向的Dzyaloshinskii-Moriya矢量。这一系列变化深刻地影响了CrSb薄膜中的电学输运行为和序参量的动力学特征。

基于重构后的交错磁体,首次在交错磁体中实现室温自发的反常霍尔效应,为基于交错磁体的信息存储器件的数据读出提供了重要契机,提出了交错磁体序参量的零磁场电学翻转判据: 当电流产生的自旋极化(p)、奈尔矢量(n)和Dzyaloshinskii-Moriya矢量(D)两两之间均存在垂直分量时,180度电学翻转可以在零磁场的条件下实现。交错磁体在晶格层面的可调控特征丰富了其序参量电学翻转的物理机制。研究团队实现了有、无磁场辅助的两类电学翻转模式,翻转效率均比铁磁高一个数量级,为交错磁体信息存储单元的低功耗数据写入提供了新策略。相关研究成果以题为《利用晶体对称性操控锑化铬中的交错磁体序参量》(Manipulation of the altermagnetic order in CrSb via crystal symmetry)在《Nature》期刊在线发表。

成果摘录

团队沃土,科研新苗

周致远在本科期间就进入宋成、潘峰老师所在的薄膜材料结构与性能调控技术创新团队。良好的团队氛围为他的成长打造了交流学习平台,团队里每个人的研究主题都有着不同程度的差异,涵盖了更贴近产业应用的声表面波滤波器和弱磁传感器研究以及更专注于基础的自旋电子学材料方向。他山之石可以攻玉,不同科研领域在本质应该是互通的,这也是老师们反复强调的。“尤其是在每两周一次的组会上,思维火花的碰撞往往让我受益匪浅,老师们总是能够用寥寥数语指出研究当前阶段的不足和要害之处,为我们的研究找准方向。”周致远取得的学术成绩与团队的积累和老师的指导密不可分。

“宋老师的指导是具体而细致的,他指导了我怎样阅读文献,如何选择一个重要的、值得研究的科学课题,如何设计实验,并结合他的经验,教我们如何做好实验记录。在博士阶段的前半段,由于科研经验的不足,我过分专注于解决生长工艺上的难题,埋头苦测,却忽略了对数据进行及时的总结和提炼。而老师正是在这个时候明确地指出了我的不足,鼓励我停下来对已有的数据进行及时的整理和细致的思考。在得到初步实验结果后,宋老师花费了大量时间教我如何总结物理规律、提炼科学观点,在论文写作阶段,更是逐字逐句地批阅修改。”周致远如此回忆到导师在他读博过程中的重要意义。

课题组合影

登高致远,境界日新

周致远总结自己的博士生涯:与本科期间偏重于学习知识相比,博士阶段更需要的是向发现新知识和新规律的转型。学术探索和攻关是一个漫长的、螺旋式上升的过程,好比登山,一路的艰苦困难是不可避免的,但只要肯坚持,也会有各种美好的风景足以铭刻在记忆深处。与已经发现的科学规律相比,更为让人兴奋的,可能是站在山顶所获得的更为广阔的视角,以及更多的未知。“很高兴自己有幸在色播app-色播下载 这样一个优秀的平台,从本科到博士阶段不断地学习积累,从长辈和同辈身上汲取到成长和进步所需要的养分。更感谢导师对我的谆谆教诲和细心指导,他们不仅为我的科研方向把航,更是用及时的批评和鼓励确保我不偏离航道。同时也感谢课题组各位同学日常的帮助,与各位优秀的同辈在一起成长,是我的幸运。‘雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。’在老师的指导下,自己现在更专注于领域内亟待解决的难题和涉及多领域交叉的开放问题,不久之后将有新的成果向大家汇报。通向山巅的道路注定不会是坦途,只有克服自身的思维惯性和惰性,才能够尽快登上另一座山峰,看到更美的风景。”周致远如是说。

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