論文專著:
發(fā)表SCI論文33篇,包括多篇高影響因子的論文:3篇Phys.Rev.Lett.,多篇Phys.Rev.B,Appl.Phys.Lett.等,論文總引用次數(shù)329次,他引275次,h指數(shù)等于9。
出版專著:
[1] 2009, X. R. Wang, Z. Z. Sun, and J. Lu, Spin Dynamics:Fast Switching of Macro-spins, in“Nanoscale Magnetic Materials and Applications”by J. P. Liu, E. Fulleron, O. Gutfleisch, and D. J. Sellmyer (Eds.), Chapter 1, 1-34(Springer).
發(fā)表英文論文:
[1]Wang, Dunjian; Luo, Jie*; Sun, Zhouzhou*; Lai, Yun*.Transforming zero-index media into geometry-invariant coherent perfect absorbers via embedded conductive films.Optics Express, 2021, 29(4): 5247-5258.
[2]Tong, Wenyu; Luo, Jie*; Sun, Zhouzhou*; Lai, Yun*.Perfect absorbers based on dielectric optical mirrors and ultrathin absorptive films.Applied Physics Express, 2020, 13(3): 032001.
[3]Wang, Yongxing; Qin, Yue; Sun, Zhouzhou; Xu, Ping*.Magnetically controlled zero-index metamaterials based on ferrite at microwave frequencies.Journal of Physics D: Applied Physics , 2016, 49(40): 405106.
[4]Li, Fei; Lu, Jincheng; Lu, Xiaofeng; Tang, Rujun; Sun, Z. Z.*.Ultralow field magnetization reversal of two-body magnetic nanoparticles.AIP Advances, 2016, 6(8): 085006.
[5]Zhuo, Fengjun; Sun, Z. Z.*.Field-driven Domain Wall Motion in Ferromagnetic Nanowires with Bulk Dzyaloshinskii-Moriya Interaction.Scientific Reports, 2016, 6: 25122.
[6]Yang, Tingzhou; Qian, Tao*; Wang, Mengfan; Shen, Xiaowei; Xu, Na; Sun, Zhouzhou; Yan, Chenglin*.A Sustainable Route from Biomass Byproduct Okara to High Content Nitrogen-Doped Carbon Sheets for Efficient Sodium Ion Batteries.Advanced Materials, 2016, 28(3): 539.
[7]Yang, Tingzhou; Qian, Tao; Wang, Mengfan; Liu, Jie; Zhou, Jinqiu; Sun, Zhouzhou; Chen, Muzi; Yan, Chenglin*.A new approach towards the synthesis of nitrogen-doped graphene/MnO2 hybrids for ultralong cycle-life lithium ion batteries.Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(12): 6291-6296.
[8]Wang Zhiyuan; Sun Z. Z.*.Magnetization stability analysis of the Stoner-Wohlfarth model under a spin-polarized current with a tilted polarization.Journal of Applied Physics, 2014, 115: 063905.
[9]Lopez, A.*; Scholz, A.; Sun, Z. Z.; Schliemann, J.Graphene with time-dependent spin-orbit coupling: truncated Magnus expansion approach.European Physical Journal B, 2013, 86(9): 366.
[10]Lopez, A.*; Sun, Z. Z.; Schliemann, J. Floquet spin states in graphene under ac-driven spin-orbit interaction.Physical Review B, 2012, 85(20): 205428.
[11]Sun, Zhouzhou*; Schliemann, John.Optimized Field Pulse for Quasi-1-D Magnetic Domain Wall Motion.IEEE Transactions on Magnetics, 2011, 47(10): 2680-2684.
[12]Yan, P.*; Sun, Z. Z.; Wang, X. R.Spin transfer torque enhancement in dual spin valves in the ballistic regime.Physical Review B, 2011, 83(17): 174430.
[13]Sun, Z. Z.*; Lopez, A.; Schliemann, J. Zero-field magnetization reversal of two-body Stoner particles with dipolar interaction.Journal of Applied Physics, 2011, 109(10): 104303.
[14]Sun, Z. Z.*; Schliemann, J.; Yan, P.; Wang, X. R.Current-induced domain wall motion with adiabatic and nonadiabatic spin torques in magnetic nanowires.European Physical Journal B, 2011, 79(4): 449-453.
[15]Yan, P.*; Sun, Z. Z.; Schliemann, J.; Wang, X. R.Optimal spin current pattern for fast domain wall propagation in nanowires.EPL, 2010, 92(2): 27004.
[16]Sun, Z. Z.*; Schliemann, J. Fast Domain Wall Propagation under an Optimal Field Pulse in Magnetic Nanowires.Physical Review Letters, 2010, 104(3): 037206.
[17]Sun, Z. Z.*; Fan, W.; Zhang, R. Q. A NONSELF-CONSISTENT METHOD FOR THE NONEQUILIBRIUM GREEN';S FUNCTION TECHNIQUE.Journal of Theoretical and Computational Chemistry, 2009, 8(3): 423-431.
[18]Sun, Z. Z.*; Zhang, R. Q.; Fan, W.; Wang, X. R. Resonance and antiresonance effects in electronic transport through several-quantum-dot combinations.Journal of Applied Physics, 2009, 105(4): 043706.
[19]Sun, Z. Z.*; Wang, X. R.; Zhang, R. Q.; Lee, S. T. Negative differential resistance and tunable peak-to-valley ratios in a silicon nanochain.Journal of Applied Physics, 2008, 103(10): 103719.
[20]Wang, X. R.*; Sun, Z. Z. Optimal spin-current pulse of the Stoner-Wohlfarth problem.Journal of Applied Physics, 2008, 103(7): 07D901.
[21]Wang, X. R.*; Sun, Z. Z.; Zhang, Zhenyu.A possible new route to chaos via semiconductor superlattices.International Journal of Modern Physics B, 2007, 21(23-24): 3967-3974.
[22]Xiong Gang*; Sun Zhou-Zhou; Wang Xiang-Rong.A possible minimum toy model with negative differential capacitance for self-sustained current oscillation.Communications in Theoretical Physics, 2007, 47(5): 949-954.
[23]Wang, X. R.*; Sun, Z. Z. Theoretical limit in the magnetization reversal of stoner particles.Physical Review Letters, 2007, 98(7): 077201.
[24]Lu, Jie; Yin, Sun; Peng, L. M.; Sun, Z. Z.; Wang, X. R.*Proximity and anomalous field-effect characteristics in double-wall carbon nanotubes.Applied Physics Letters, 2007, 90(5): 052109.
[25]Sun, Z. Z.*; Wang, X. R. Magnetization reversal through synchronization with a microwave.Physical Review B, 2006, 74(13): 132401.
[26]Sun, Z. Z.*; Wang, X. R. Theoretical limit of the minimal magnetization switching field and the optimal field pulse for stoner particles.Physical Review Letters, 2006, 97(7): 077205.
[27]Yin, Sun*; Sun, Z. Z.; Lu, Jie; Wang, X. R. Explanation to the resistance anomaly observed in nanowires.Applied Physics Letters, 2006, 88(23): 233110.
[28]Sun, ZZ*; Wang, XR.Strategy to reduce minimal magnetization switching field for Stoner particles.Physical Review B, 2006, 73(9): 092416.
[29]He, HT; Sun, ZZ; Wang, XR; Wang, YQ; Ge, WK; Wang, JN*.External ac-signal-controlled dynamics of electric field domains in a GaAs/AlAs superlattice.Solid State Communications, 2005, 136(11–12): 572-575.
[30]Sun, ZZ; Yin, S; Wang, XR*; Cao, JP; Wang, YP; Wang, YQ.Self-sustained current oscillations in superlattices and the van der Pol equation.Applied Physics Letters, 2005, 87(18): 182110.
[31]Cao, JP*; Sun, ZZ; Yin, S; Wang, YP; Wang, XR.Entanglement in the XY spin chain with nonuniform external magnetic fields.International Journal of Quantum Information, 2005, 3(3): 569-577.
[32]Sun, ZZ*; Wang, SD; Duan, SQ; Wang, XR.Limit cycle theory of self-sustained current oscillations in sequential tunneling of superlattices.Superlattices and Microstructures, 2005, 38(2): 142-150.
[33]Yin, S; Sun, QF; Sun, ZZ; Wang, XR*.Generation of electron entanglement in quantum dot systems.Journal of Physics: Condensed Matter , 2005, 17(19). 183
[34]Sun, ZZ*; Wang, XR.Fast magnetization switching of Stoner particles: A nonlinear dynamics picture.Physical Review B, 2005, 71(17): 174430.
[35]Cao, JP; Sun, ZZ; Yin, S; Wang, YP; Wang, XR*.Magnietic impurity effect on the entanglement in the Ising model.Journal of Physics A: Mathematical and General , 2005, 38(12): 2579-2591.
[36]Chen, KL; Sun, ZZ; Yin, S; Wang, YQ; Wang, XR*.Deformation of limit cycle under perturbations.Superlattices and Microstructures, 2005, 37(3): 185-191.
[37]Sun, ZZ*; Chen, KL; Yin, S; He, HT; Wang, JN; Wang, YQ; Wang, XR.Transcritical Hopf bifurcation and breathing of limit cycles in sequential tunnelling of superlattices.New Journal of Physics, 2004, 6: 148.
[38]Wang, SD*; Sun, ZZ; Xiong, G; Yin, S; Wang, XR.Extended states in systems with odd-rank transfer matrices.Journal of Physics A: Mathematical and General , 2004, 37(4): 1337-1343.
[39]Sun ZZ; He HT; Wang JN; Wang SD; *Wang XR.Limit-cycle-induced frequency locking in self-sustained current oscillations in superlattices.Physical Review B, 2004, 69(4): 045315.
[40]Wang, SD; Sun, ZZ; Cue, N; Wang, XR*.Probing electron levels of a single quantum dot with photon-assisted tunneling measurements.Physics Letters A, 2002, 299(2–3): 271-275.
[41]Wang, XR*; Wang, YP; Sun, ZZ.Antiresonance scattering at defect levels in the quantum conductance of a one-dimensional system.Physical Review B, 2002, 65(19): 193402.
[42]Wang, SD*; Sun, ZZ; Cue, N; Xu, HQ; Wang, XR.Negative differential capacitance of quantum dots.Physical Review B, 2002, 65(12): 125307.
發(fā)表中文論文:
[1]孫周洲,楊玉,J Schliemann.Current-induced synchronized magnetization reversal of two-body Stoner particles with dipolar interaction[J].Chinese Physics B,2018,27(06):436-444.
[2]盧曉豐,李飛,孫周洲.含有缺口的鐵磁納米線中疇壁的釘扎效應(yīng)[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,33(01):52-56.
[3]陳妍,王婷,孫周洲.變頻偏振微波場(chǎng)輔助斯托納粒子磁矩翻轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)研究[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2016,15(01):28-31+37.
[4]王向榮,孫周洲.斯托納粒子的磁矩翻轉(zhuǎn)[J].物理,2006(06):469-475.
中國(guó)科學(xué)報(bào)報(bào)道:
孫周洲:助推納米磁學(xué)
孫周洲將傳統(tǒng)物理與非線性科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)交叉思考結(jié)合,提出了多個(gè)創(chuàng)新性概念。
在理論凝聚態(tài)物理研究領(lǐng)域,有一位年輕學(xué)者,他專注于納米磁學(xué)新興學(xué)科,在默默無聞中取得系列創(chuàng)新突破,這些成果既豐富了純學(xué)術(shù)問題的探討,又具有潛在的工業(yè)應(yīng)用前景,他就是蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的孫周洲教授—— 一位奮斗在我國(guó)科技振興之路上的科研新秀。
專注納米磁學(xué)研究
采訪中,孫周洲言辭平和,謙遜中帶著一股韌勁兒。
“納米磁電子學(xué)領(lǐng)域?qū)儆谧孕娮訉W(xué)領(lǐng)域范疇,是一個(gè)非常熱門、極具吸引力的科學(xué)前沿。”他說,“納米磁學(xué)是傳統(tǒng)磁學(xué)的延伸,傳統(tǒng)磁學(xué)固然古老,仍有眾多問題未從理論上給予最終理解,所以納米磁學(xué)的研究勢(shì)必能促進(jìn)對(duì)磁學(xué)學(xué)科的發(fā)展。另外,關(guān)于自旋電子學(xué)的理論研究可促進(jìn)當(dāng)代另一重大科研前沿——量子計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)及發(fā)展,因?yàn)樽孕欠浅?yōu)秀的量子位的物理基礎(chǔ)!
記者了解到,在工業(yè)應(yīng)用方面,納米磁學(xué)或自旋電子學(xué)則是新一代磁相關(guān)產(chǎn)業(yè)的理論基礎(chǔ)。美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)曾指出,“巨磁阻效應(yīng)”引發(fā)的新一輪自旋納米器件的研發(fā)和納米自旋電子學(xué)的研究熱潮,將會(huì)推動(dòng)新一輪工業(yè)革命的來臨。
磁信息產(chǎn)業(yè)將會(huì)包括新一代磁性硬盤、磁性內(nèi)存、磁傳感器、全金屬化自旋晶體管、磁性邏輯元件等,具有高速、低能耗、量子相干性強(qiáng)、非易失性、高可靠性等諸多優(yōu)點(diǎn)。有數(shù)據(jù)表明,國(guó)際上磁相關(guān)產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)正在趕超現(xiàn)有的半導(dǎo)體工業(yè)產(chǎn)值。
在如此可觀的趨勢(shì)下,孫周洲的研究主要定睛于兩個(gè)方面:一是介觀納米尺度下的自旋電子學(xué)及磁矩動(dòng)力學(xué)研究,如通過施加磁場(chǎng)或自旋電流造成在磁性納米結(jié)構(gòu)中的磁矩翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象的研究,研究成果能對(duì)今后的磁信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)給予具體的理論指導(dǎo);二是納米尺度下的電子輸運(yùn)現(xiàn)象的研究,比如對(duì)超晶格、量子點(diǎn)、石墨烯等系統(tǒng)中電子的量子輸運(yùn)現(xiàn)象進(jìn)行理論研究。
交叉思考中尋求創(chuàng)新
在半導(dǎo)體超晶格中的非線性電子輸運(yùn)理論上,孫周洲將半導(dǎo)體物理與非線性科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)交叉思考結(jié)合,提出了多個(gè)創(chuàng)新性概念。他將非線性物理中的極限環(huán)振蕩理論用于超晶格領(lǐng)域,預(yù)言了電流自振蕩在交流下的鎖頻現(xiàn)象且很快獲得了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
該成果在第14屆全國(guó)半導(dǎo)體物理會(huì)議上做特邀報(bào)告,以孫周洲為第一作者的多項(xiàng)工作發(fā)表在Phys.Rev.B、Appl. Phys. Lett.、New Journal of Physics等國(guó)際重要物理期刊上。
孫周洲說,這一研究創(chuàng)新性的科學(xué)價(jià)值在于,提出了一套用非線性語(yǔ)言來解釋半導(dǎo)體領(lǐng)域的思路和途徑,并可相應(yīng)推廣至其它的物理系統(tǒng),具有普適性;在應(yīng)用價(jià)值上,超晶格中的電子自振蕩現(xiàn)象可用于制造高頻THz納米固態(tài)振蕩器;此外,他所提出的極限環(huán)振蕩及相應(yīng)的鎖頻理論,可為今后超晶格振蕩器的工業(yè)應(yīng)用提供良好的理論依據(jù)。
在理論突破中發(fā)展工業(yè)
在新興的納米磁學(xué)領(lǐng)域中的磁矩動(dòng)力學(xué)調(diào)控方面,孫周洲在其中做出了多項(xiàng)理論突破,包括磁矩動(dòng)力學(xué)的非線性翻轉(zhuǎn)理論:采用任意含時(shí)磁脈沖或圓偏振微波可以極大地降低臨界矯頑場(chǎng)從而減少能耗的方法,理論上解析找到了最優(yōu)翻轉(zhuǎn)磁脈沖的精確形式,該結(jié)果以科學(xué)定理的形式陳述。
此外,在使用自旋電流驅(qū)動(dòng)磁化所謂當(dāng)前凝聚態(tài)物理最前沿之一的課題上,孫周洲也做出多項(xiàng)突破性工作,包括優(yōu)化調(diào)節(jié)電流極化方向、加速磁疇壁運(yùn)動(dòng),提出兩體磁顆粒間的零場(chǎng)翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象等,多項(xiàng)成果以第一作者發(fā)表在多篇Phys.Rev.Lett.、Phys.Rev.B、Europhys. Lett.等國(guó)際一流物理期刊上;在國(guó)際磁學(xué)界盛會(huì)之一,2011年IEEE國(guó)際磁學(xué)會(huì)議上作特邀報(bào)告并擔(dān)任分會(huì)主席;在德國(guó)著名的Springer出版社出版的學(xué)術(shù)書籍Nanoscale Magnetic Materials and Applications中合作撰寫了一章工作綜述。
孫周洲在此方面的研究意義重大。首先,他將傳統(tǒng)的磁學(xué)領(lǐng)域與非線性科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)交叉結(jié)合,創(chuàng)造性地提出了采用含時(shí)磁場(chǎng)或電流操控磁矩動(dòng)力學(xué)的理論框架,這在之前幾乎無人涉及。而從經(jīng)濟(jì)價(jià)值上,磁矩翻轉(zhuǎn)行為的物理理解對(duì)于制造超高密度硬盤、磁性內(nèi)存、磁性邏輯元件等具有極其重要的理論指導(dǎo)意義。
因此,提出的降低矯頑場(chǎng)即減少能耗的研究成果對(duì)于信息存儲(chǔ)工業(yè)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義;而微波輔助磁化的提議已經(jīng)得到了許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,微波輔助降低矯頑場(chǎng)已有趨勢(shì)發(fā)展成為磁學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要專題方向。
同時(shí),最優(yōu)磁化脈沖的精確解形式,確信會(huì)對(duì)今后的磁學(xué)實(shí)驗(yàn)及工業(yè)界提供重要的理論依據(jù),對(duì)今后的低能、快速讀寫磁頭工業(yè)前景具有重要的指導(dǎo)意義。此外,孫周洲提出的通過調(diào)節(jié)優(yōu)化電流自旋極化方向,從而降低電流驅(qū)動(dòng)磁化方式下的臨界電流值,為解決此工業(yè)技術(shù)瓶頸提供了一個(gè)重要的理論方案。
科研話題之外,孫周洲培養(yǎng)學(xué)生方面也頗有心得。他認(rèn)為,培養(yǎng)科學(xué)獨(dú)立思考能力是非常重要的。但談到自己,他卻非常低調(diào),他說,作為一名科研工作者,腳踏實(shí)地、心態(tài)樂觀地做好目前的工作就行了。
如今,依托于2013~2016年國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“自旋轉(zhuǎn)移矩微波發(fā)生器最優(yōu)構(gòu)型的理論分析及模擬”,孫周洲依然埋頭于電流驅(qū)動(dòng)磁矩翻轉(zhuǎn)這一當(dāng)前凝聚態(tài)物理最前沿之一的課題上,力圖為解決此工業(yè)技術(shù)瓶頸問題提供盡可能地理論指導(dǎo)作用,為我國(guó)信息工業(yè)的發(fā)展推波助瀾。
文章來源:《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2013-03-08
科學(xué)中國(guó)人報(bào)道:
孫周洲:在交叉科學(xué)中探索與前行
發(fā)布時(shí)間:2014-01-05
編前語(yǔ):
八十年代以來,凝聚態(tài)物理學(xué)取得了巨大進(jìn)展,研究對(duì)象日益擴(kuò)展,更為復(fù)雜。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的固體物理各個(gè)分支如金屬物理、半導(dǎo)體物理、磁學(xué)、低溫物理和電介質(zhì)物理等的研究更深入,各分支之間的聯(lián)系更趨密切;另一方面許多新的分支不斷涌現(xiàn),如強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系物理學(xué)、無序體系物理學(xué)、準(zhǔn)晶物理學(xué)、介觀物理等。從而使凝聚態(tài)物理學(xué)成為當(dāng)前物理學(xué)中最重要的分支學(xué)科之一。并且,由于凝聚態(tài)物理的基礎(chǔ)性研究往往與實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用有著緊密的聯(lián)系,凝聚態(tài)物理學(xué)的成果是一系列新技術(shù)、新材料和新器件,在當(dāng)今世界的高新科技領(lǐng)域起著關(guān)鍵性的不可替代的作用。
2011年4月25日,臺(tái)北市,一年一度的IEEE國(guó)際磁學(xué)會(huì)議(InterMag)正在進(jìn)行中。這是一次國(guó)際磁學(xué)界的盛會(huì)。突然間,觀眾席上響起了雷鳴般的掌聲,一個(gè)年輕人走上講臺(tái)上,為大會(huì)做特邀報(bào)告。他就是孫周洲,大會(huì)的分會(huì)主席,中國(guó)理論凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的杰出學(xué)者。
孫周洲,1999年本科畢業(yè)于浙江大學(xué)物理系,2006年在香港科技大學(xué)物理系取得博士學(xué)位,導(dǎo)師為著名理論凝聚態(tài)物理專家,國(guó)家“**計(jì)劃”入選者王向榮教授。孫博士曾在香港科技大學(xué)、香港城市大學(xué)擔(dān)任研究員。之后入選德國(guó)國(guó)家級(jí)基金—亞歷山大馮洪堡基金會(huì)的資助,在德國(guó)雷根斯堡大學(xué)理論物理所擔(dān)任洪堡研究員。2011年回到中國(guó),現(xiàn)為蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院特聘教授。他曾參與了國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)科研項(xiàng)目,至今共發(fā)表SCI論文33篇,包括多篇高影響因子的論文:3篇Phys.Rev.Lett.,多篇Phys.Rev.B, Appl.Phys.Lett.等,論文總引用次數(shù)329次,他引275次,h指數(shù)等于9。
定位前沿,挑戰(zhàn)尖端
孫周洲的研究重心定位于“納米磁電子學(xué)”領(lǐng)域,屬于“自旋電子學(xué)”領(lǐng)域范疇。這是一個(gè)當(dāng)今非常熱門,極具吸引力的科學(xué)前沿。這個(gè)新興領(lǐng)域,既有純學(xué)術(shù)問題的探討,又有巨大的工業(yè)應(yīng)用前景。從工業(yè)應(yīng)用方面來說,納米磁電子學(xué)或自旋電子學(xué)是新一代磁相關(guān)產(chǎn)業(yè)的理論基礎(chǔ),有數(shù)據(jù)表明,國(guó)際上磁相關(guān)產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)正在趕超現(xiàn)有的半導(dǎo)體工業(yè)產(chǎn)值。正如美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)指出的,“巨磁阻效應(yīng)”(GMR)引發(fā)的新一輪自旋納米器件的研發(fā)和納米自旋電子學(xué)的理論研究熱潮,將會(huì)推動(dòng)新一輪工業(yè)革命的到來。磁信息產(chǎn)業(yè)將會(huì)包括,新一代磁性硬盤、磁性內(nèi)存,磁傳感器,全金屬化自旋晶體管,磁性邏輯元件等等,具有高速,低功耗,量子相干性強(qiáng),非易失性,高可靠性等諸多優(yōu)點(diǎn)。
孫周洲簡(jiǎn)明地介紹了他的主要研究?jī)?nèi)容:一是介觀或納米尺度下的自旋電子學(xué)及納米磁性系統(tǒng)中的磁矩動(dòng)力學(xué)研究。比如通過施加磁場(chǎng)或自旋極化電流造成在磁性納米顆;蚣{米線中的磁矩翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象的研究;二是介觀或納米尺度下的電子輸運(yùn)現(xiàn)象的研究。比如在超晶格,量子點(diǎn)/線/井,石墨烯,二維電子氣等系統(tǒng)中,理論研究電子在其中的量子輸運(yùn)現(xiàn)象。
“自旋電子學(xué)”、“納米磁電子學(xué)”?這些名詞不光對(duì)于我們這些非專業(yè)的人來說是頭一次聽到,就是相對(duì)專業(yè)人士也是比較陌生的名詞。它們與凝聚態(tài)物理學(xué)有著怎么的關(guān)聯(lián)?
孫周洲接著介紹說,從純學(xué)術(shù)方面來說,納米磁學(xué)是傳統(tǒng)磁學(xué)的延伸。傳統(tǒng)磁學(xué)雖然古老,但仍有眾多問題未從理論上給予最終理解,納米磁學(xué)的研究為磁學(xué)研究打開了的一個(gè)全新的視角,勢(shì)必能促進(jìn)對(duì)磁學(xué)學(xué)科的發(fā)展。例如近年來發(fā)現(xiàn)的“龐磁阻效應(yīng)”(CMR)表明Mn基鈣鈦礦氧化物系統(tǒng)是一個(gè)具有極豐富物理的強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系,而強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)一直是凝聚態(tài)理論物理的最有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。另外,由于自旋是非常優(yōu)秀的量子位的物理基礎(chǔ),因此,關(guān)于自旋電子學(xué)的理論研究可促進(jìn)當(dāng)今另一重大科研前沿-量子計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)及發(fā)展。
當(dāng)問到孫周洲為什么選擇這樣一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的研究領(lǐng)域時(shí),他原本平靜的表情開始豐富起來,眼神也跟著閃爍?吹贸鰜恚侨绱藷釔圻@項(xiàng)工作,以致于那些艱難、那些迷茫都不算什么了。從“凝聚態(tài)物理學(xué)”、“自旋電子學(xué)”、“納米磁電子學(xué)”……孫周洲正是被這樣一個(gè)五彩斑斕變幻莫測(cè)而又充滿著無限可能的科學(xué)世界所吸引,并深深的投入、沉浸。不畏挫折,不斷探索,在這樣紛繁交叉的領(lǐng)域中取得了一系列的創(chuàng)新成果。
敢于創(chuàng)新,敢于突破
一分耕耘,一分收獲。經(jīng)過多年的探索與實(shí)踐,孫周洲在兩個(gè)重要的研究領(lǐng)域取得了突破,形成了極有分量的學(xué)術(shù)成果:
一是在半導(dǎo)體超晶格中的非線性電學(xué)輸運(yùn)理論方面,他提出了多個(gè)創(chuàng)新性概念。他將非線性科學(xué)中的極限環(huán)振蕩理論用于半導(dǎo)體物理領(lǐng)域,在理論上預(yù)言了電流自振蕩在交流下的鎖頻現(xiàn)象,并且很快獲得了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這項(xiàng)成果的創(chuàng)新性及科學(xué)價(jià)值表現(xiàn)為:將半導(dǎo)體物理領(lǐng)域與非線性科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)交叉思考結(jié)合,提出一套用非線性語(yǔ)言來解釋半導(dǎo)體物理領(lǐng)域的思路和途徑,并可相應(yīng)的推廣至其它的物理系統(tǒng),具有一定的普適性。在應(yīng)用價(jià)值上,超晶格中的電子自振蕩現(xiàn)象可用于制造高頻THz納米級(jí)固態(tài)電子振蕩器。而孫周洲提出的極限環(huán)振蕩及相應(yīng)的鎖頻理論,均可為今后超晶格振蕩器的工業(yè)應(yīng)用提供良好的理論指導(dǎo)和依據(jù)。這一理論成果使他在第14屆全國(guó)半導(dǎo)體物理會(huì)議上做特邀報(bào)告。相關(guān)的多項(xiàng)工作以第一作者發(fā)表在Phys.Rev.B、Appl. Phys. Lett.、New Journal of Physics等國(guó)際重要物理期刊上。
二是在納米磁學(xué)及自旋電子學(xué)領(lǐng)域中的磁矩動(dòng)力學(xué)調(diào)控理論方面,孫周洲在其中做出了多項(xiàng)理論突破。包括磁矩動(dòng)力學(xué)的非線性翻轉(zhuǎn)理論;采用任意含時(shí)磁脈沖或圓偏振微波可以極大地降低臨界矯頑場(chǎng)從而減少能耗的方法;理論上解析找到了最優(yōu)翻轉(zhuǎn)磁脈沖的精確形式。此外,在使用自旋極化電流驅(qū)動(dòng)磁化所謂當(dāng)前凝聚態(tài)物理最前沿之一的課題上,孫周洲也做出多項(xiàng)突破性工作,包括優(yōu)化調(diào)節(jié)電流極化方向、加速磁疇壁運(yùn)動(dòng),提出兩體磁顆粒中的零場(chǎng)翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象等。取得的多項(xiàng)成果以第一作者發(fā)表在Phys.Rev.Lett.(物理類頂級(jí)雜志)、Phys.Rev.B、Europhys. Lett.等國(guó)際一流物理期刊上。并在德國(guó)著名的Springer學(xué)術(shù)出版社出版的學(xué)術(shù)書籍“Nanoscale Magnetic Materials and Applications”中合作撰寫了一章工作綜述。
孫周洲將傳統(tǒng)的磁學(xué)領(lǐng)域與非線性科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)交叉思考結(jié)合,創(chuàng)造性地提出了采用含時(shí)磁場(chǎng)或電流操控磁矩動(dòng)力學(xué)的理論框架,這在之前幾乎無人涉及。在經(jīng)濟(jì)價(jià)值上,磁矩動(dòng)力學(xué)行為的物理理解對(duì)于超高密度存儲(chǔ)介質(zhì)(如硬盤),磁性內(nèi)存,磁性邏輯器件等具有極其重要的理論指導(dǎo)意義。因此,提出的降低矯頑場(chǎng)(即減少能耗)的研究成果對(duì)磁化、存儲(chǔ)工業(yè)具有極重要的經(jīng)濟(jì)意義。而微波輔助磁矩翻轉(zhuǎn)的提議已經(jīng)得到了許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,微波輔助降低矯頑場(chǎng)已有趨勢(shì)發(fā)展成為磁學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要專題方向。另獲得的最優(yōu)磁化脈沖的精確解形式,確信也會(huì)對(duì)今后的磁學(xué)實(shí)驗(yàn)及信息工業(yè)界提供重要的理論依據(jù),對(duì)今后的低能、快速讀寫磁頭工業(yè)前景具有重要的指導(dǎo)意義。此外,孫周洲提出的通過調(diào)節(jié)優(yōu)化電流自旋極化方向,從而降低自旋極化電流驅(qū)動(dòng)磁化方式下的臨界電流值,為解決此工業(yè)技術(shù)瓶頸提供了一個(gè)重要的理論解決方案。
目前孫周洲即將開展的是2013年國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目:自旋轉(zhuǎn)移矩微波發(fā)生器的最優(yōu)構(gòu)型的理論分析及模擬。他充滿信心地說,納米磁電子學(xué)是一個(gè)新興學(xué)科,對(duì)于我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)趕超國(guó)際信息工業(yè)的新一輪發(fā)展具有極重要的意義,因此如果能增加投入,吸引更多優(yōu)秀的學(xué)者、年輕人從事這一方向的理論及實(shí)驗(yàn)研究,提出及制造新型的自旋功能器件,勢(shì)必能為我國(guó)的信息工業(yè)發(fā)展帶來巨大的生命力。
未來他仍將把工作的重心放在納米磁電子學(xué)的理論研究,在自旋極化電流驅(qū)動(dòng)磁矩翻轉(zhuǎn)這一當(dāng)前凝聚態(tài)物理最前沿之一的課題上探索與前行。
結(jié)語(yǔ):
人類從古代科學(xué)時(shí)期對(duì)科學(xué)認(rèn)識(shí)的直觀,到近代科學(xué)時(shí)期對(duì)科學(xué)認(rèn)識(shí)的分化,再到現(xiàn)代科學(xué)時(shí)期,科學(xué)的發(fā)展正逐漸把人為分解的各個(gè)環(huán)節(jié)又重新整合起來。近100多年間,交叉科學(xué)正消除著各學(xué)科之間的脫節(jié)現(xiàn)象、填補(bǔ)了各門學(xué)科之間邊緣地帶的空白、將條分縷析的學(xué)科聯(lián)結(jié)了起來,而越來越多的學(xué)者正綜合運(yùn)用多種學(xué)科的理論和方法研究復(fù)雜的客體,不遺余力的踐行著科學(xué)的整體化。孫周洲,我們期待他帶給我們更多的驚喜。
文章來源:《科學(xué)中國(guó)人》2013年第01期