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Journal of Physics D: Applied Physics (JPhysD)期刊发表应用物理各领域的前沿研究和综述。近日，我们采访了JPhysD期刊编委之一，来自北京科技大学的王荣明教授，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？ 我选择从事这一领域的研究，源自对科学的热爱与对技术进步的敏锐洞察。1987年考入北京大学物理学系后，我深受凝聚态物理的吸引，特别是在稀磁半导体的磁光效应研究方面。90年代，国家提出“材料、信息、能源”三大方向的战略，我便开始关注航空材料的微结构与构效关系。进入新世纪，随着纳米科技的飞速发展，我将先进材料表征技术与纳米科技相结合，致力于材料的设计、调控、表征及性能研究，力图在纳米材料领域开辟新天地。近年来，原位电子显微学的发展推动了原子级制造与表征的热潮。我目前的研究方向包括纳米结构的原子级制造与物性调控、晶体成核与生长过程的原位精确表征、创新功能纳米材料的设计与制备、以及高性能纳米光电器件的开发与应用探索。   2. 您目前从事的研究工作有哪些？ 我致力于过渡金属及其化合物纳米材料等先进功能材料的界面精细结构设计、调控、表征及性能研究。提出了定量电子显微学方法，用于精确表征晶体界面结构和晶格应变，创新性地建立了原子分辨的原位动态表征技术。这些研究推动了新型功能材料在原子尺度上的精确制造及性能调控，为功能材料的设计和应用开辟了新的视角。   3. 您认为五年后该领域的研究重点将会是什么？ 五年后，随着技术的持续进步和学科交叉的深入，我认为该领域的研究重点将主要集中在以下几个方面： (1)原子级精准制造与表征技术的进一步发展：随着原子级精度的原位表征和制造技术的突破，如何实现更高精度的纳米结构调控，将成为核心课题。尤其是界面和表面结构的调控，仍然是决定材料性能的关键因素。 (2)量子材料与量子效应的探索：量子点、拓扑材料、二维材料等在量子信息、量子计算和高效能源转换中的应用将是研究的重要方向。如何在原子级别调控这些材料的电子结构、光电性能及其相互作用，将是未来五年技术进步的一个重要领域。 (3)多功能复合材料与集成器件：材料的多功能化和集成化是未来的趋势。研究如何在一个单一材料体系中同时具备光、电、磁等多种功能，并将其集成到高性能器件中，能够推动更广泛的应用，如智能传感器、能源存储与转换设备等。 (4)人工智能与大数据在材料设计中的应用：借助AI算法和高通量计算技术，材料设计将更加智能化。未来五年，基于机器学习的材料发现和性能预测将成为重要研究方向，可以大大加速新材料的开发过程，尤其是在量子材料、能源材料等领域。 (5)环境友好型和可持续材料：随着环保意识的提高和资源可持续性需求的增长，开发无害、可降解、低能耗的先进材料，尤其是在电子产品、能源设备中的应用，将成为重要研究内容。环境友好的纳米材料及其应用将是未来的研究重点之一。 这些方向不仅涉及基础研究，还将与产业需求密切结合，推动新一代功能材料及器件的应用，进而加速能源、环境、信息等领域的技术进步。   4. 是什么吸引您加入Journal of Physics D: Applied Physics期刊编委团队? 加入Journal of Applied Physics D: Applied Physics期刊编委团队对我来说具有重要的学术吸引力，主要来自以下几个方面： (1)深度参与应用物理领域的学术发展：该期刊是应用物理领域的顶尖期刊之一，涵盖了广泛的研究方向，如材料科学、纳米技术、量子物理、光电器件等。作为编委成员，我可以深入参与到这些前沿领域的学术研究、论文筛选和审稿过程中，直接影响领域内的重要研究成果的传播和学术方向的引导。 (2)与国际领先学者的合作与互动：加入编委团队能够与全球顶尖的学者和研究机构保持紧密联系。通过审稿和编辑工作，我可以与许多领先的科学家和工程师进行深入的学术交流，这不仅能拓宽我的科研视野，还能为我的研究方向提供宝贵的启示。 (3)推动跨学科合作与创新：该期刊强调跨学科的研究，特别是物理学与其他领域的融合应用（如材料科学、电子工程、光学等）。通过加入编委，我能够更好地促进这些学科间的互动，推动多学科交叉的创新性研究。这与我的研究兴趣高度契合，尤其是在纳米材料、光电器件等领域。 (4)提升学术影响力与声誉：作为Journal of Applied Physics D: Applied Physics期刊的编委成员，我可以参与期刊的学术规划与发展，提升自己在学术界的影响力。这不仅有助于提升我的学术声誉，还能帮助我建立更广泛的学术网络，促进与其他学者和研究机构的合作。 (5)贡献于学术社区与培养未来的研究人才：期刊编委的角色不仅仅是审稿，还涉及到推动科研领域健康发展、提高学术出版质量的责任。通过参与期刊的决策和编辑工作，我能够为学术界的发展贡献力量，支持并帮助年轻学者和研究人员展示他们的成果，推动学术界的创新与繁荣。 综上所述，加入Journal of Applied Physics D:...

本篇研究来自西安电子科技大学张辉和Ajit Khosla课题组。本文研究了单斜相MoO2纳米颗粒均匀包裹在NCNT表面上的独特特征。MoO2/NCNT纳米复合材料结合了MoO2固有的高理论容量和NCNT的良好循环性能的协同效应，在无粘合剂负极中增强了锂存储性能，实现了高性能和高可逆放电容量。DFT理论计算和实验结果表明，优异的电化学性能归因于锂离子扩散能量势垒的降低、结构坍塌减少和电荷转移动力学的显著增强。 文章介绍 Synergistic effect of molybdenum dioxide wrapped nitrogen doped carbon nanotubes in binder-free anodes for enhanced lithium storage properties Hui Zhang（张辉）, Zhi Tan（谭智）, Yuwei Xia（夏雨薇）, Chao Wang（王超）, Haili Pang（庞海丽）, Xiaoxia Bai（白晓霞）, Hao Liu（刘昊）, and Ajit Khosla   通讯作者： 张辉，西安电子科技大学 Ajit Khosla，西安电子科技大学   研究背景： 锂离子电池在电动汽车、便携式电子产品和智能电网中的广泛应用已经取得了显著进展，这有助于解决化石燃料过度使用造成的环境污染和能源危机问题。为了进一步满足日益增长的能源需求，现有锂电的能量密度、循环和倍率性能仍需进一步提高。石墨作为被广泛应用于锂电的商业化负极材料，具有诸多优点。据报道，商用石墨的最新实际比容量已高达365 mAh g−1，非常接近其理论比容量（372 mAh g–1），因此进一步提高变得越来越困难，阻碍了其在很多领域的潜在应用。因此，新型和下一代负极材料的探索引起了人们的极大关注，以满足锂电对高比容量和良好循环性能日益增长的需求。   研究内容： 二氧化钼因其高理论比容量和低成本的优势被视为最具吸引力的锂离子电池的潜在负极材料之一。然而，其在锂离子电池中的进一步应用很大程度上受到锂离子在MoO2晶格脱嵌过程中扩散动力学缓慢和锂化引起严重体积膨胀的影响。本文首次报道了一种简单的电沉积法制备三维MoO2/NCNTs纳米复合材料，纯的、单斜相MoO2纳米颗粒在NCNT表面的均匀生长。这种纳米复合材料结合了MoO2固有的高理论容量和NCNT良好循环性能的协同效应，作为概念验证，在用作锂离子电池中无粘合剂负极时表现出显著提高的可逆放电容量，以及优异的倍率性能，成为高性能锂离子电池的潜在负极材料。这是由MoO2/NCNT纳米复合材料的独特3D结构特征引起的。3D NCNTs的引入提供了电子传导途径，并减少了锂离子脱嵌过程中的体积膨胀。通过电化学阻抗谱和基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，深入分析了MoO2/NCNT纳米复合材料中锂存储性能增强的深层原因。结果表明MoO2/NCNTs纳米复合材料晶格中锂离子扩散能垒显著降低，锂存储能力增强，锂离子脱嵌过程中锂化引起的体积膨胀和结构坍塌减少，电荷转移动力学得到显著改善。这种优异的性能使得MoO2/NCNT纳米复合材料有望成为高性能锂离子电池的无粘合剂负极。这项工作也为其他最先进的电池设计提供了重要的理论见解。 作者介绍...

Temperate regions, where water supply has not historically been a limiting factor in agriculture or other industries, are expected to face new challenges related to water availability and use. It is important to investigate the gap between farmers’ need for professional support around water management and the services that agricultural advisors can provide. Needs assessments...

特刊详情 客座编辑 Magdalena Radulescu，罗马尼亚布加勒斯特国立理工大学 Dervis Kirikkaleli，黎巴嫩美国大学 Lanouar Charfeddine，卡塔尔大学 Bilal Hussain，巴基斯坦费萨拉巴德大学政府学院   主题范围 This special issue examines the potential, challenges and drawbacks of AI tools on environmental sustainability, and how it relates to the broader concept of effective and inadequate policy planning for environmental sustainability. Environmental sustainability is a critical and rapidly-growing concern that necessitates the...

本篇研究来自同济大学精密光学技术工程研究所王占山课题组。本研究首次提出了一种结合SEM图像与阈值分割算法的电子束光刻胶（EBL）残胶定量评估方法。研究中通过灰度值的标准化处理，建立了残胶与曝光剂量之间的定量关系曲线，并成功预测了最优曝光剂量。该方法已在负性光刻胶HSQ和正性光刻胶PMMA及ZEP-520A上进行了验证，结果表明其具有广泛的适用性和高精度，适用于不同种类光刻胶的残胶分析。 文章介绍 Quantitative evaluation of residual resist in electron beam lithography based on scanning electron microscopy imaging and thresholding segmentation algorithm Qingyuan Mao（毛清源），Jingyuan Zhu（朱静远）and Zhanshan Wang（王占山） 通讯作者： 朱静远，同济大学精密光学技术工程研究所   研究背景： 电子束光刻（EBL）技术广泛应用于微纳加工领域，特别是在高精度图形转移和纳米器件制造中。然而，残胶问题是影响EBL工艺质量的关键因素之一。残胶的存在会直接干扰后续的刻蚀、lift-off等工艺，降低加工精度和良品率。尽管目前残胶评估主要依赖于定性观察手段，如扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM），这些方法存在较高的主观性和误差，因此缺乏有效的定量分析手段。我们的研究旨在为微纳加工中的光刻胶残胶定量评估提供一种高效、精确、可重复的实验方法，同时为后续光刻工艺的优化和高分辨率图形转移技术奠定基础。通过这一方法，实现精确量化光刻胶残胶与曝光剂量之间的关系，为优化EBL工艺参数提供科学依据。   研究内容： 本研究针对电子束光刻（EBL）工艺中光刻胶残胶对后续工艺质量影响的关键问题，提出了一种结合扫描电子显微镜（SEM）图像和阈值分割算法的创新方法，用于精确量化光刻胶残胶水平。通过Otsu阈值分割算法，研究实现了对SEM图像中光刻胶结构区域和残胶区域的精确分割，结合灰度值比值计算残胶水平，并采用灰度值标准化方法消除了实验条件差异的影响，确保了数据的可比性和方法的可重复性。实验首先在氢硅倍半氧烷（HSQ）光刻胶上验证了该方法的有效性，研究了30nm线宽环形光栅结构在2000–2500μC/cm²曝光剂量范围内的残胶变化规律，成功预测并验证了最佳曝光剂量为1800μC/cm²。随后，将该方法扩展至正性电子束光刻胶PMMA和ZEP-520A的二维结构残胶评估中，分别研究了700–740μC/cm²和210–260μC/cm²的曝光剂量范围，得出了与理论模型一致的残胶变化规律，进一步证明了方法的广泛适用性和可靠性。本研究为微纳加工中残胶定量分析提供了系统化解决方案，不仅成功预测了不同光刻胶的最佳曝光剂量，显著降低了实验成本和优化难度，还为高精度微纳制造工艺的优化和推进提供了科学依据。 作者介绍 朱静远  助理教授 同济大学 朱静远，同济大学助理教授。长期从事微纳光学器件及其微纳米制备工艺技术的相关研究。针对光谱成像核心光学元件与片上集成器件等内容，研制了包括了兼顾通道数、带宽、透过率和光谱分辨率的高性能金属-介质复合材料彩色滤光片、3倍频跨谱段高效率衍射元件、高消光比偏振光栅、片上集成偏振光谱探测结构、跨谱段双闪耀光栅等微纳光学器件。在Optics Express、Nanomaterials、Light: Science & Applications、ACS Photonics、Optica、Laser&Photonics Reviews等期刊发表SCI论文10篇（第一/共一/通讯作者6篇）。 期刊介绍 Nanotechnology 2023年影响因子：2.9  Citescore：7.1 Nanotechnology（NANO）创刊于1990年，是第一本纳米科研和技术领域的专业期刊。NANO发表纳米技术研究发展前沿的高水平研究论文及纳米研究进展的综述，主要集中在纳米能源、生物和医学、电子和光子、图案和纳米加工、传感和驱动、材料合成和材料性能等领域。

本篇研究来自清华大学田禾课题组。本综述旨在分析总结二维材料在忆阻神经元器件与神经形态计算系统中发挥出的新功能与独特优势。 文章介绍 Emerging Functions of Two-Dimensional Materials in Memristive Neurons Yuwan Hong, Yanming Liu, Ruonan Li, He Tian（田禾）   通讯作者： 田禾，清华大学   研究背景： 随着数据密集型应用的蓬勃发展，传统的冯诺依曼计算机在处理这些问题时出现了内存墙、功耗墙等问题。神经形态计算受到人类大脑的智能和超高效率启发，可以有效解决传统计算机内存与功耗瓶颈。神经元是神经形态计算系统的关键单元，它可以整合时间和空间维度的信息并发出指令。早期的神经元器件依靠CMOS技术实现，由数十个晶体管电路构成，其功耗、面积与功能存在着较大的优化空间。 近些年，研究聚焦于基于忆阻原理的神经元器件，它具有更丰富的功能和更简单的器件结构。二维材料具有出色的电学特性和各种感知能力，因此越来越多的研究将其引入到神经元器件中。本综述旨在分析总结二维材料在忆阻神经元器件与神经形态计算系统中发挥出的新功能与独特优势。   研究内容： 本文首先分析了二维材料在神经元器件性能上带来的优势。用二维材料代替传统氧化物介质层，可以实现跟高的离子扩散迁移率，进而利用单一忆阻器件实现神经元行为，避免1R1C的面积开销。同时二维材料的单原子层厚度适合做表面工程，可以有效调整忆阻介质中粒子的迁移。二维材料还可以实现栅极调控的三端忆阻器结构，可以提高器件稳定性与可调性。除此以外，二维材料具有多样的能带结构，可以实现大开关比、低功耗等性能要求。二维材料的传感特性拓展了神经元器件的功能，基于二维材料的神经元器件可以实现光信号与电信号的多模态时空整合，大幅降低了图像信息处理的内存占用，实现同步的感知与处理。   除了神经元器件，本综述还梳理了基于二维材料的神经形态计算系统研究进展。二维材料的引入实现了突触和神经元的器件整合，感知-存储-计算一体的仿生系统以及柔性可穿戴系统。   最后，作者针对二维材料神经形态计算系统的未来发展做出了分析展望。从二维材料出发，还有许多独特的性能没有被发掘利用，大面积二维材料制备仍存在发展空间。对于神经元器件，还有许多仿生功能尚未实现，如何实现突触和神经元的大规模集成也是亟待解决的问题。从系统角度看，更深入的人脑生物研究与适配算法的开发也是关键。   作者介绍 田禾  副教授 清华大学 田禾，现为清华大学集成电路学院长聘副教授、集成纳电子科学研究所副所长，入选国家级高层次科技创新领军人才、国家优青、国际先进材料学会会士（IAAM Fellow）。研究二维材料新型器件，在Nature、Nature Machine Intelligence、Nature Communications、Science Advances等期刊发表论文200余篇，总他引超1万次，入选科睿唯安高被引学者（2024年）、全球前2%顶尖科学家榜单（2022年和2023年）。主持国家某重点专项、科技部2030重大项目青年科学家项目、国家自然基金项目、北京市自然基金重点项目等，研究成果入选中国十大科技新闻（2022年）、中国半导体十大进展（2022年）、中国十大重大技术进展（2017年），获茅以升北京青年科技奖、电子学会青年科学家奖、“一带一路”发明展金奖、电子学会自然科学一等奖、教育部霍英东青年教师基金、中国科协青托。现任Microelectronic Engineering副主编、IEEE Electron Devices Reviews副主编以及Infomat青年编委、Nano-Micro Letters青年编委、半导体学报青年编委等。 期刊介绍 JPhys Materials 2023年影响因子：4.9  Citescore：10.3 JPhys Materials（JPMATER）是一本新出版的开放获取期刊，涵盖材料研究中最重要和最激动人心的进展，着重关注跨学科和多学科研究，包括：生物和生物医学材料；碳材料；电子材料；能源和环境材料；玻璃和非晶态材料；磁性材料；金属和合金；超材料；纳米；有机材料；光子材料；聚合物和有机化合物；半导体；智能材料；软物质；超导体；表面、界面和薄膜等。

本篇研究来自广东省第二人民医院李天旺团队。本研究中，利用表面配体技术构建了三种不同表面电荷的Se NPs（PVP-Se，CTAB-Se，SDS-Se），研究发现表面活性剂的修饰的三种硒纳米粒子比未经修饰的纳米硒具有更高的稳定性，并且除表面电荷不同外，三种硒纳米粒子的尺寸与性质相似。进一步研究发现，三种硒纳米粒子的细胞摄取与蛋白亲和性与其表面电荷密切相关，其中SDS-Se纳米粒子与PVP-Se和CTAB-Se相比，虽然在RAW 264.7中细胞摄取率最低，但是表现出对HSV-1蛋白亲和力高，结合力强，并且这种作用力下，SDS-Se显示出最强的抗HSV-1活性，保护正常细胞免受病毒感染。 文章介绍 Surface different charge ligands for modulating selenium nanoparticles formation and activating the interaction with proteins for effective anti-Herpessimplex virus l infection Xu Chen（陈旭）, Jian Yue（乐健）, Xiongjun Xu（徐雄军）, Jiajun Chen（陈嘉俊）, Xuechan Huang（黄学婵）, Yukai Huang（黄郁凯）, Yang Yang（杨洋）, Feng Li（李风） and Tianwang Li（李天旺）   通讯作者： 陈旭，广东省第二人民医院 李风，广州市第八人民医院 李天旺，广东省第二人民医院   研究背景： 单纯疱疹病毒1型（HSV-1）是已知的八种人类疱疹病毒之一，其特点是其双链DNA基因组较大，结构稳定。1型单纯疱疹病毒主要通过唾液传播，具有很强的传染性和侵袭速度快全世界95%的成年人感染。统计数据表明，每年有20多万例与1型单纯疱疹病毒感染有关的癌症病例导致约14万人死亡。然而，目前缺乏针对1型单纯疱疹病毒感染的有效治疗方法，也没有可用的预防疫苗。 硒（Se）是动物和人类必需的微量元素。最近的研究表明硒不仅可以减轻氧化损伤，还可以通过直接调节机体的免疫反应来表现出抗病毒的特性。研究表明适量补充硒可提高体内TNF-α和干扰素-γ的水平，从而增强对A/NWS/33 （H1N1）流感病毒的免疫反应。此外，研究表明，补充硒的COVID-19患者的治愈率更高，研究结果证实了这一点与湖北其他城市相比，恩施的治愈率为36.4%。因此，硒补充为抗HSV-1策略提供了一个有希望的途径，特别是硒纳米颗粒（Se NPs）具有更高的稳定性和更少的毒副作用，使它们更有利于对抗HSV-1感染。虽然Se NPs已被证明具有抗HSV-1的活性，其抗病毒机制，特别是Se NPs表面特性与HSV-1之间的相互作用仍未完全理解。   研究内容： 为了阐明表面配体对硒纳米颗粒的物相和抗病毒性能的影响，研究Se NPs表面性质与HSV-1包膜糖蛋白之间的相互作用以及抗病毒作用机制。本研究利用表面配体技术，选择了三种表面电荷性质不同的配体（十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），十二烷基硫酸钠（SDS）和聚乙烯吡咯烷酮（PVR））作为表面活性剂，分别合成了三种不同表面电荷的Se NPs，即带正电荷的CTAB-Se NPs、带负电荷的SDS-Se...

本篇研究来自兰州理工大学张宏亮课题组。本文基于Dissado的空间电荷消散模型，综合考虑跳跃电导和肖特基发射，改进了空间电荷双极性载流子输运模型，使之适用于仿真分析环氧树脂等聚合物材料的空间电荷消散过程。 文章介绍 A novel simulation of space charge decay dynamics after removing the voltage in epoxy resin composites Hongliang Zhang（张宏亮）, Shiyu Jin（金世雨）, Hai Jin（金海）, Ziyu Zhang（张梓瑜）, Chuang Wang（王闯） and Peng Liu（刘鹏） 通讯作者： 张宏亮，兰州理工大学   研究背景： 环氧树脂具有良好的绝缘性能、较高的机械强度，易于加工和配方设计多样等特点，使其成为特高压直流干式套管绝缘材料的重要选择。但是环氧树脂材料在高温和高场强条件下的空间电荷注入和积累会引起材料内部的电场畸变，加剧绝缘性能劣化，是干式套管安全稳定运行的潜在威胁。许多学者通过实验研究了电压撤去后聚合物材料内部空间电荷的消散特性，以探究不同实验条件下材料内部的电荷输运过程。但材料微观结构的复杂性和实验设备时空分辨率的有限性，阻碍了对复合绝缘材料空间电荷消散机制的深入理解。而空间电荷数值模拟可以在广泛的温度范围、灵活的时间尺度和复杂的绝缘结构中定量模拟电荷的积累和消散特性，是探究空间电荷输运机理的有效手段。   研究内容： 本文基于Dissado的空间电荷消散模型，综合考虑跳跃电导和肖特基发射，改进了空间电荷双极性载流子输运模型，使之适用于仿真分析环氧树脂等聚合物材料的空间电荷消散过程，方法如图1和图2所示。采用电声脉冲测量法 pulsed electro-acoustic method，PEA）测量了在100℃、20kV/mm-100kV/mm场强下加压48小时后环氧树脂试样空间电荷的消散特性，并与仿真结果进行了对比。   图1  双极性载流子输运模型     图2  空间电荷消散模型仿真计算流程图   如图3所示，从实验结果可以看出场强超过40kV/mm后，试样上、下电极附近区域残留的都是正电荷，中部残留的是负电荷。如图4所示，试样内残留的同极性负电荷和同极性正电荷总体上分布包含2段“S”形曲线。负电荷陷阱深度分别分布在[1.06 eV，1.19 eV]和[1.22 eV，1.40 eV]两段区间内；阳极附近的正电荷陷阱深度分别分布在[1.08 eV，1.16 eV]和[1.22 eV，1.38 eV]两段区间内。而阴极附近的负电荷分布只显示出1段“S”形曲线，陷阱深度分布在[1.29 eV，1.33...

Journal of Optics期刊正在庆祝其成立25周年。作为庆祝的一部分，我们正在表彰那些在光学领域做出重大贡献的职业生涯早期研究人员。该奖项由Journal of Optics期刊主编Andrew Forbes教授领导的专家小组从提名名单中选出。申请人可以提名自己或他人，所有被提名人代表了广泛的专业、地域和社群的互动，研究内容覆盖了光学的所有领域。提名标准为： 被提名人须在完成博士学位后的7年内（按照申请截止日期2024年7月31日计算），不包括期间的职业中断。 被提名人必须在光学领域的早期职业生涯中做出杰出的贡献（研究、教育、领导和/或推广）。 被提名人应担任独立职位（如讲师、助理教授）。 以下是2024年光学新星奖获奖名单，恭喜所有获奖者！ 作者及文章介绍   Guangwei Hu Research field: Nanophotonics, Flat-optics Dr. Guangwei Hu has been the Nanyang Assistant Professor in School of Electrical and Electronic Engineering of Nanyang Technological University, Singapore, since 2022. He graduated with BSc from Harbin Institute of Technology in 2016 and PhD from...

本篇研究来自深圳技术大学万亮亮课题组。本文首次利用Toeplitz代数，严格而简洁地证明了任意维度下复数类的体-边对应关系。具体地，我们发现了一个核心公式，为边缘量和体Fourier级数建立了联系。借助它和外微分，我们发现奇数维手征模型的体绕数等于一维边哈密顿的Fredholm指标或高维的边绕数。通过维度扩张，偶数维陈绝缘体的体陈数等于二维边缘哈密顿的谱流或高维的边陈数。 文章介绍 Proof of bulk-edge correspondence for band topology by Toeplitz algebra Zixian Zhou（周子贤） and Liang-Liang Wan（万亮亮）   通讯作者： 万亮亮，深圳技术大学   研究背景： 体-边对应是拓扑能带理论的核心概念，即考虑边界，能隙中出现边缘态，并展现体拓扑行为，且与其他物理细节无关。这一现象不仅暗含了数学物理中重要的指标定理，还和量子Hall电导以及Majorana边模有着紧密的联系。因而，对体-边对应有一个清晰认识是至关重要的。 尽管已经有基于K-理论的体-边对应证明，但此类方法过于艰深，难以推广到其他物理体系。另一方面，物理学团体也为实现不同程度的严谨性和通用性的简明证明付出努力，比如，Green函数，散射理论，Atiyah-Singer指标定理等。然而，所有这类工作都采用了近似（如长波极限），存在局限性。因此，关键问题仍然存在：是否有一种严谨而简洁的方法证明能带系统的体-边对应，并可以很容易应用到其他物理情景中？   研究内容： 本研究中，我们严格而简洁地证明了任意维度下复数类的体-边对应（bulk-edge correspondence, BEC）。具体地，对于任何有边的晶格上紧束缚模型可以用Toeplitz矩阵多项式表示。通过用平面波函数代替Toeplitz矩阵，边哈密顿H（有边缘）还原为体哈密顿h（无边缘），得到Toeplitz代数与Fourier级数的同态φ:T→C1(S1)。不借助K-理论或近似方法，我们发现了一个简单而强大的公式， 它意味着，用边哈密顿h表示的恰当物理量可以转换为体态的。因此，分别用h/H定义边模指标/体拓扑数，就可以通过代数和微积分轻松证明体、边拓扑数的等价性。 基于上述策略，我们首先研究AIII类奇数维手征模型，它们的体拓扑数——绕数可用h显式表达。而一维边模拓扑由Fredholm指标刻画；当维度更高时，我们也成功地定义了边模绕数，它可以用H表示。应用公式，即可证明AIII类的体绕数等于边模指标。另一方面，对于任意A类2n维（2nD）陈绝缘体都可以通过维度扩张，映射到（2n+1)D手征模型。经证明，陈绝缘体的陈数与构造的手征模型的绕数等价。陈绝缘体的边模指标也可由手征模型的边模指标诱导。因此，陈绝缘体的BEC继承了手征模型的结果。 总之，我们严格而简洁地证明了任意维度下所有复数类的BEC，这类方法能轻松的扩展到其他物理情形中，将对其他相关研究产生启发作用。 作者介绍 万亮亮  助理教授 深圳技术大学 万亮亮，深圳技术大学助理教授。长期从事腔光力学、拓扑分类、非厄米物理等方向的研究：建立了玻色激发的对称和拓扑分类框架；发现了量子压缩打开拓扑激发能隙效应；还解释了厄米玻色系统中的非厄米拓扑起源；基于Toeplitz代数，证明了能带拓扑的体-边对应关系。迄今为止，已经发表12篇学术论文，其中第一作者/通讯作者7篇。 期刊介绍 Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 2023年影响因子：2.0  Citescore：4.1 Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical（JPhysA）每年出版50期，针对运用数学结构来描述物理世界的基本过程，并探索这些结构的分析、计算和数值方法。期刊内容涵盖：统计物理；非平衡系统、计算方法和现代平衡理论；混沌和复杂系统；数学物理；量子力学和量子信息理论；场论和弦理论；流体和等离子体理论；生物模型等方面。文章类型包括原创性论文和综述，以及关注于热点研究的专题综述和特刊，提供及时、全面的纵览。

特刊详情 客座编辑 Hermano Melo Queiroz，巴西圣保罗大学 Tiago Osório Ferreira，巴西圣保罗大学 Gabriel Nuto Nóbrega，巴西塞阿拉联邦大学 Xose Luis Otero，西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学 庄文，山东大学 主题范围   Estuarine soil impacted by iron mining tailings following a dam failure, leading to a series of environmental damages. Image credit: Hermano M. Queiroz.   Soil pollution is a pressing global issue with significant impacts on ecosystem health, food...

Environmental Research Communications (ERC)是一本开放获取的期刊，致力于快速发表高质量的环境科学研究。ERC涵盖地球系统的各个方面，包括大气圈、生物圈、岩石圈和水圈，以及跨学科研究。 以下精选了来自中国作者的研究文章，这些研究在环境科学领域中产生了重要影响，为您展示一一些ERC期刊中发表的卓越成果。ERC期刊致力于出版具有包容性且值得信赖的科学研究，确保您在此阅读的文章具备较高质量。 亮点文章 Analyzing the critical locations in response of constructed and planned dams on the Mekong River Basin for environmental integrity Yuan Gao, Shiblu Sarker, Tanni Sarker and Olkeba Tolessa Leta   Impacts of climate change on winter wheat and summer maize dual-cropping system in the North China Plain Jiadi Li and Huimin Lei   Future changes...