特刊详情 客座编辑 Frances Moore，美国加利福尼亚大学 Chia-Ying Lee，美国哥伦比亚大学 Kelly Hereid，美国利宝相互保险公司 James Done，美国大学大气研究联合会 主题范围 Extreme weather events can cause loss of life, disruptions of communities and livelihoods, and extensive property damage. Changes in several extreme weather phenomena – from wildfires, to severe storms, to tropical cyclones, to extreme heat and drought – have been attributed to anthropogenic...
特刊详情 客座编辑 Rebekah Shirley，世界资源研究所（肯尼亚） Tierra Bills，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校 Aklilu Fikresilassie，世界资源研究所（埃塞俄比亚） 主题范围 Cities and urban areas play a major role in climate change. Despite accounting for less than 3% of global terrestrial area, cities have had a huge impact on biodiversity, global emissions, and energy consumption. Cities have become responsible for 78% of carbon emissions, as much...
特刊详情 主题范围 Our Emerging Leaders focus issue series aims to recognise the next generation of top scientists within a research community. The collection appended below showcases work produced by a limited number of the most highly distinguished scientists in the early years of their research careers. We invite early career researchers who are within 10 years...
本篇研究来自南京大学周健课题组。本工作通过第一性原理计算，预测在单层1T相NbO2中存在两种电荷密度波（CDW）相，分别具有√12×√12和√13×√13的周期。计算表明√12×√12相为一个简单的半导体，而√13×√13可能是一个莫特绝缘体。 文章介绍 Predicted multiple charge density wave phases in monolayer 1T-NbO2 Yi-Chi Li（李伊驰） and Jian Zhou（周健） 通讯作者： 周健，南京大学现代工程与应用科学学院 研究背景： 电荷密度波（Charge Density Wave，CDW）是凝聚态物理中一种重要的物理现象，表现为电荷密度和晶格畸变在周期空间上的调制，并通常伴随着另外一些物理特性，如电阻率异常、超导电性和莫特转变等。对CDW的研究最早可追溯至上世纪三十年代著名物理学家Rudolf Peierls提出的Peierls转变，即一维金属体系在低温下不稳定，伴随着晶格畸变，系统会从能量较高的金属态变为能量较低的绝缘态。许多材料都具有CDW，例如RTe3（R=稀土元素、Hf/Zr）、AV3Sb5 (A= K, Rb, Cs)和过渡金属硫族化合物（如NbSe2等）等，其中过渡金属硫族化合物因其丰富的物理性质而备受关注，为研究CDW提供了好的平台。本文通过理论计算预测了与过渡金属硫族化合物具有相同结构的过渡金属氧化物1T相NbO2中的CDW。 研究内容： 本工作通过第一性原理计算预测了单层1T相NbO2中可能存在两个CDW相。通过其声子色散关系，发现1T-NbO2在高温下稳定，但在低温下会经历两个CDW转变，其结构分别具有√12×√12和√13×√13周期性。通过计算有限温度下的声子色散关系，估算CDW的转变温度在350~400 K之间。这两个CDW相分别为非磁性半导体(带隙约为0.1eV)和反铁磁Mott绝缘体(带隙约为0.9eV)，所以1T-NbO2在CDW转变过程中发生了金属-半导体/绝缘体的转变。通过计算费米面，推测√12×√12 CDW相主要由电声子耦合机制驱动，而√13×√13 CDW相主要是由费米面嵌套机制驱动。本研究工作拓展了过渡金属硫族化合物的CDW研究，为探索新型材料的CDW提供了新的思路。 作者介绍 周健 教授 南京大学 周健，南京大学现代工程与应用科学学院教授，主要研究方向为功能材料电子结构和晶格动力学的第一性原理计算。在PRL等国际期刊上发表论文150余篇，被引用超过4000次。主持国家自然科学基金项目2项，参与国家重点研发计划和973计划2项，获授权中国发明专利3项，主持编写教材2部。 期刊介绍 Journal of Physics: Condensed Matter 2022年影响因子：2.7 Citescore: 4.6 Journal of Physics: Condensed Matter (JPCM)为读者提供凝聚态物理、软物质、纳米科学和生物物理各领域的最新研究成果。JPCM发表实验/理论分析和模拟研究，读者可以获取涉及下列领域的专题综述、快报和特刊：表面、界面和原子尺度的科学，液体、软物质和生物物理，纳米材料和纳米电子，固体结构的晶格动力，电子结构，超导体和金属、半导体，电介质和铁电，以及磁学与磁性材料。
2D topological insulators promise novel approaches towards electronic, spintronic, and quantum device applications. This is owing to unique features of their electronic band structure, in which bulk-boundary correspondences enforces the existence of 1D spin–momentum locked metallic edge states—both helical and chiral—surrounding an electrically insulating bulk. Forty years since the first discoveries of topological phases in...
特刊详情 客座编辑 Danielle Grogan，美国新罕布什尔大学 Shan Zuidema，美国新罕布什尔大学 Iman Haqiqi，美国普渡大学 主题范围 Groundwater is a natural resource often studied by natural systems scientists, but groundwater extraction and use are human activities driven by economics, institutional norms and regulations, and technological access at local, national, and global scales. Unlike surface water, the physical properties of aquifers are highly...
In support of the environmental justice (EJ) movement, researchers, activists, and policymakers often use environmental data to document evidence of the unequal distribution of environmental burdens and benefits along lines of race, class, and other socioeconomic characteristics. Numerous limitations, such as spatial or temporal discontinuities, exist with commonly used data measurement techniques, which include ground...
特刊详情 客座编辑 Rui Cheng，美国明尼苏达大学 Daryl Yang，美国橡树岭国家实验室 Fred Huemmric，美国NASA戈达德太空飞行中心 Peter Nelson，美国阿科底亚国家公园Schoodic学院 Shawn Serbin，美国NASA戈达德太空飞行中心 主题范围 The circumpolar Arctic is a critically understudied biome at the top of the planet that is experiencing the fastest warming on Earth. Landscapes in this region are extremely fragmented with complex interactions among climate, landform, permafrost, and vegetation that vary dramatically...
特刊详情 客座编辑 Marcus Eriksen，美国5 Gyres公司 Lisa Erdle，美国5 Gyres公司 Sedat Gundogdu，土耳其库库罗瓦大学 Dror Angel，以色列海法大学 Zhanfei Liu，美国得克萨斯大学 Jaime Ross，美国罗得岛大学 主题范围 Microplastics have emerged as an environmental contaminant of concern, posing risks to ecosystem integrity and human health. Since the rise of plastic production in the 1950s, the pervasive contamination of plastics in diverse environmental matrices—including drinking water, oceans,...
本篇研究来自上海交通大学物理与天文学院/合肥国家实验室秦明普课题组。本文利用密度矩阵重整化群（DMRG）方法结合大规模数值计算，通过可靠的有限保留状态数和有限尺寸外推，给出了三角格子上自旋1/2海森堡模型中120°序磁化强度的可靠数值：M0=0.208(8)。这一结果澄清了以往关于该物理量的争议，为未来新方法的发展提供了基准值。 文章介绍 On the magnetization of the 120° order of the spin-1/2 triangular lattice Heisenberg model: a DMRG revisited Jiale Huang（黄家乐）, Xiangjian Qian（钱湘坚）, Mingpu Qin（秦明普） 通讯作者： 秦明普，上海交通大学物理与天文学院/合肥国家实验室 研究背景： 三角格子上自旋1/2海森堡模型是研究量子磁性中阻搓效应最简单的模型。自20世纪70年代以来，它的基态性质一直是量子磁性研究中的热点。早期的研究推测该模型的基态可能是共振价键量子自旋液体，但后续的研究表明它的基态实际上是具有三套子格点的120°序。尽管如此，关于该磁序磁化强度的精确值仍存在较大争议，以往的研究中得到的磁化强度的最大值几乎是最小值的两倍。得益于最近算法的改进和算力的提升，本文利用DMRG方法结合可靠的有限尺寸外推，确定了该物理量的精确值，澄清了文献中的争议。 研究内容： 在这项研究中，我们将DMRG计算的保留状态数D推进到了24000，确保了DMRG截断误差进入了线性收敛区域。通过将截断误差外推到0，确保了结果的可靠性。计算中体系的宽度Ly最大达到了12，通过对宽度的外推和对不同长宽比得到结果的比较得到了可靠的热力学极限下的磁化强度（图1）。 图1. 不同长宽比α下DMRG计算得到的磁化强度M随着体系宽度Ly变化结果图。 我们得到的三角格子上自旋1/2海森堡模型120° 序磁化强度的保守估计值为：M0=0.208(8)，平均每个格点的基态能量的估计值为：Eg=-0.5503(8)。这些结果为现有方法准确性的校验（图2）和未来新方法的发展提供了重要的基准值。 图2. 不同方法得到的M0（磁化强度）结果之间的比较。 作者介绍 秦明普 副教授 上海交通大学 秦明普，现任上海交通大学长聘教轨副教授。专注于凝聚态物理中的强关联量子多体方法的发展和相关难点问题（高温超导机理等）的研究。提出了自洽优化限制路径蒙特卡洛中试探波函数的方法，摆脱了该方法对于初始试探波函数的依赖，使得限制路径蒙特卡洛变得可靠。提出了解纠缠网络嵌套的矩阵乘积态结构，缓解了DMRG求解二维量子体系的困难。在二维掺杂 Hubbard 模型基态性质的求解和高温超导机理的研究上做出了一些工作。 期刊介绍 Journal of Physics: Condensed Matter 2022年影响因子：2.7...
特刊详情 客座编辑 Jean Vasile Andrei，罗马尼亚科学院世界经济研究所 Gheorghe H Popescu，罗马尼亚布加勒斯特经济研究大学 Adela Poliaková，斯洛伐克日利纳大学 Félix Puime Guillén，西班牙拉科鲁尼亚大学 Mile Vasic，波斯尼亚和黑塞哥维那欧洲市场与管理协会（EUMMAS） Boris Kuzman, 塞尔维亚农业经济研究院 Syed Abdul Rehman Khan，徐州工程学院 Mustafa Batuhan Tufaner，土耳其贝肯特大学 主题范围 In the current debate on energy transitions, climate neutral agenda and the protectionism outbreak, the pursuit of a transition to a low-carbon future in the energy sector is closely...
特刊详情 客座编辑 Arie Staal，荷兰乌特勒支大学 Bernardo M Flores，巴西圣卡塔琳娜联邦大学 Marina Hirota，巴西圣卡塔琳娜联邦大学 主题范围 The resilience of tropical forests and savannas determines how ongoing pressures of climate change, land use change and anthropogenic disturbances affect the future state of these ecosystems. Resilience, the capacity of ecosystems to persist or adapt in the face of disturbances, can be continuously...
