本篇研究来自香港城市大学岳星宇、华南师范大学金元俊课题组。本研究通过外场调控非线性霍尔效应是实现新型低功耗电子器件的重要途径，如何实现高效、可逆的栅极电压控制一直是该领域面临的关键挑战。本研究结合第一性原理与对称性分析，提出了一种基于双层材料体系实现非线性霍尔效应栅控调节的普适性设计策略。研究发现，双层结构中固有的隐藏极化能够在外加栅极电场作用下被激活，进一步诱导层锁定的隐藏贝里曲率偶极子，从而产生显著增强的非线性霍尔响应。通过反转栅极电场方向，可以实现霍尔电流方向的完全可逆翻转，表现出类似于自旋塞曼效应的“赝自旋塞曼效应”特征，实现了二阶霍尔效应的电控开关功能。该研究从原理上实现了非线性霍尔效应的器件化调控，也为探索栅控非线性输运和非线性光学效应提供了新思路。 文章介绍 A universal design principle for switchable control of the second-order nonlinear Hall effect Xiaoliang Xiao(肖晓亮), Xingyu Yue(岳星宇), Jinyang Ni(倪斤阳), Jin-Zhu Zhao(赵锦柱), Ruiqiang Wang(王瑞强), Xin Wang(王鑫), Guoqing Chang(常国庆), Yuanjun Jin(金元俊) 通讯作者： 岳星宇，香港城市大学 金元俊，华南师范大学   研究背景： 由贝里曲率偶极矩驱动的非线性霍尔效应是一种的新型量子几何输运现象，近年来在凝聚态物理领域受到广泛关注。不同于传统霍尔效应需要破坏时间反演对称性，非线性霍尔效应可以在保持时间反演对称性的非中心对称体系中产生，为探索电子波函数的几何性质、揭示隐藏对称性以及调控量子输运提供了重要手段。同时，该效应在太赫兹波整流、低功耗信息存储等新兴技术领域展现出广阔应用潜力。然而，目前已报道的非线性霍尔效应通常依赖于材料本征晶体结构和对称性条件，其响应大小和方向难以通过外部手段进行动态调控，极大限制了其在可重构逻辑器件和电流驱动存储器件中的实际应用。因此，如何实现非线性霍尔效应的电场调控、可逆切换以及器件化应用，已成为该领域亟待解决的关键科学问题。   研究内容： 本研究结合晶体对称性分析、有效哈密顿模型构建以及第一性原理计算，提出了一种基于隐藏极化实现非线性霍尔效应电场调控的普适性设计策略。通过系统分析80个层群的对称性条件，研究发现其中18个层群满足构建可电控切换非线性霍尔效应体系的要求，为设计新型量子输运器件提供了明确的材料筛选准则。以AB堆垛双层SnSe（以及SnTe等代表性体系）为例，研究表明，该类双层结构在无外加电场时保持整体中心对称性，贝里曲率偶极矩因对称性约束而消失，非线性霍尔响应被禁止。当施加垂直栅极电场后，层间隐藏极化被有效激活，破坏原有对称性并诱导产生显著的贝里曲率偶极矩，从而产生增强的非线性霍尔电流。更重要的是，通过反转栅极电场方向，可以实现霍尔电流方向的完全可逆翻转，呈现出类似自旋塞曼效应的“赝自旋塞曼效应”行为，实现非线性霍尔信号的电控开关。该调控机制无需依赖磁性材料，仅通过外加电场即可实现非线性霍尔效应的ON/OFF双态切换，为突破传统非线性霍尔体系中响应不可调控的限制提供了新的解决方案，并显著拓展了层状量子材料在非线性输运和信息器件领域的应用空间。 该研究首次揭示了中心对称双层体系中隐藏极化与贝里曲率偶极矩之间的内在联系，并建立了利用层间隐藏自由度调控非线性霍尔效应的新机制，为发展超快低功耗电子器件、非线性逻辑器件以及可重构量子信息技术提供了新的理论基础。 作者介绍 岳星宇  博士 香港城市大学 岳星宇，2023年获香港大学物理学博士学位。目前，他任职于香港城市大学物理系。研究方向主要包括量子输运现象的理论研究，以及二维材料的生长与表征。   金元俊  副研究员 华南师范大学 金元俊，2022年获香港大学物理学博士学位，随后在新加坡南洋理工大学做博士后研究，2024年入职华南师范大学物理学院。研究兴趣包括量子输运，自旋电子学等。已在PRL, ROPP, Nano Lett. PRB等期刊发表论文50余篇，获2024年广东省自然科学二等奖（4/7）。…

Materials Research Express (MRX）采用快速出版的模式，发表各类功能材料在设计、制造、性能和应用方面的最新研究。近日，我们采访了MRX期刊编委之一，来自印度理工大学焦特布尔校区的Shahab Ahmad副教授，让我们一起来看看他对期刊以及领域发展的见解吧。 访谈详情 1. 您为什么选择从事相关的领域研究？ I was drawn to energy materials because they sit at the intersection of fundamental science and real-world impact. My research field offers immense opportunities to address global challenges like sustainable energy, clean storage, and renewable integration. It allows me to combine physics, materials science, and engineering in…

本篇研究来自复旦大学袁嘉灿课题组。本文系统梳理了全球变暖与城市化共同作用下东亚城市高温、极端降水和台风相关灾害的变化特征，并进一步分析其对健康、劳动生产率、能源和交通基础设施以及社会不平等的影响。 文章介绍 Weather hazards in cities of East Asia: interacting influences of global warming and urbanization Jiacan Yuan（袁嘉灿）, Yuanhao Chen（陈远昊）, Jian Hang（杭建）, Eun-Soon IM, Qiqi Luo（罗淇淇）, Josipa Milovac and Lei Zhao 通讯作者： 袁嘉灿，复旦大学大气与海洋科学系   研究背景： 在全球变暖持续加剧的同时，东亚也是过去几十年全球城市化速度最快的地区之一。上海、北京、广州—深圳—香港、首尔、东京等超大城市和城市群，集中了庞大人口、高密度建筑、关键基础设施和高度互联的经济活动。当全球气候变化与快速城市扩张同时发生，城市面临的极端天气风险究竟发生了怎样的变化？ 围绕这一问题， 近期发表在Environmental Research Letters上的综述论文“Weather hazards in cities of East Asia: interacting influences of global warming and urbanization”系统梳理了全球变暖与城市化共同作用下东亚城市高温、极端降水和台风相关灾害的变化特征，并进一步分析其对健康、劳动生产率、能源和交通基础设施以及社会不平等的影响。   研究内容：…

玻璃珠（来源：Shutterstock/Schmidt） 铂包覆纳米颗粒的研究揭示了能量平衡如何控制晶体生长。 许多催化剂采用核壳纳米颗粒制备，其中核心通常由具有重要结构作用或成本较低的材料构成，外部包覆一层薄薄的贵金属，例如铂。由于催化反应发生在颗粒表面，这种结构能够减少铂的用量，从而降低成本。晶体结构通常根据晶体中最小的重复单元——晶胞（unit cell）——进行描述，并采用布拉维晶格体系进行分类。其中三种重要的晶体结构包括面心立方（fcc），即原子位于立方体的顶角和各个面上；体心立方（bcc），即原子位于立方体的顶角和中心；以及密排六方（hcp），即原子以六方结构排列。 不同材料具有不同的晶体结构；例如，铂为fcc结构，许多合金为bcc结构，而镁和锌则为hcp结构。在核壳纳米颗粒中，由于核心与壳层的晶体结构不同，两者的原子无法完全对齐。这种晶格失配会产生应变，并可能显著影响催化性能。在这项研究中，研究人员探究了铂壳层如何在不同晶体结构的核心上生长，这一过程被称为异质外延（heteroepitaxy）。 研究人员分别研究了三种以铂壳层（Pt，fcc）包覆的纳米颗粒，其核心材料分别为钌（Ru，hcp）、钯铜（PdCu，bcc）以及通过特殊方法合成的具有fcc结构的钌。研究发现，不同体系会以不同方式适应核心与壳层之间的原子失配。在hcp/fcc颗粒中，部分区域能够实现相干对齐，而另一些区域则出现了称为位错（dislocations）的缺陷。在尺寸小于10 nm的颗粒中，这些位错会形成网络。在bcc/fcc颗粒中，核心和壳层都会发生拉伸或压缩，以实现彼此匹配。在fcc/fcc颗粒中，由于两种材料具有相同的晶体结构，晶格更容易实现对齐，但同时会形成孪晶缺陷（twin defects），即其中一个区域与另一个区域呈镜像关系。 总体而言，这项研究表明，铂壳层在纳米颗粒核心上的生长方式取决于界面、壳层和核心之间的能量平衡，整个体系会自然趋向于能量最低的构型。这些发现有望帮助科研人员实现原子尺度的界面工程，从而精准调控核壳纳米颗粒的催化、机械和电学性能。 >>点击此处链接，查看文章原文。 文章介绍 Atomic-scale 3D insights into heteroepitaxial mechanisms in hcp/fcc, bcc/fcc, and fcc/fcc core–shell nanoparticles  Xilong Mu, Yao Zhang, Kang’an Wang, Haoyi Tang, Zhiheng Xie, Zezhou Li, Xuemin Cao, Peng He and Jihan Zhou   通讯作者： 何鹏，中国科学院山西煤炭化学研究所 周继寒，北京大学 期刊介绍 Reports on Progress in Physics 2025年影响因子：15.4  Citescore：23.0…