机器学习力场加速预测稳定平面硼团簇:成键规则、稳定性判据与全局结构搜索
香城大学、UNIST、苏州实验室等团队提出基于三角晶格的平面硼团簇成键模型,用 3c-2e、2c-2e 成键与 σ 键共振给出四条成键规则,并提取三条稳定性判据,据此预测 B49、B70、B84 为特别稳定的平面团簇,与密度泛函理论形成能趋势一致。机器学习力场加速的全局结构搜索在平面与三维构型空间中独立验证了这些预测,该尺寸范围内能隙仍小到使平面构型保持竞争力。
香城大学、UNIST、苏州实验室等团队提出基于三角晶格的平面硼团簇成键模型,用 3c-2e、2c-2e 成键与 σ 键共振给出四条成键规则,并提取三条稳定性判据,据此预测 B49、B70、B84 为特别稳定的平面团簇,与密度泛函理论形成能趋势一致。机器学习力场加速的全局结构搜索在平面与三维构型空间中独立验证了这些预测,该尺寸范围内能隙仍小到使平面构型保持竞争力。
该论文在300 mm晶圆级磁隧道结人工突触上演示并调控出最多八个不同电阻态,由自旋轨道矩驱动,通过面内磁场变化下的畴壁成核与钉扎产生多权重态。电磁模拟表明多态源于面内场与施加电压介导的畴壁成核;将实测多权重器件用于神经网络后,若所有器件提供相同多权重态,MNIST推理准确率为96.1%,计入实验器件间差异后为48.6%。
首尔大学团队在 Nature Communications 发表铁电存储电容研究,器件在0.6伏下开关,1万亿次循环后未出现硬击穿。电容采用5纳米 HZO 腐膜与经调控晶向和抑制氧化的氮化钛电极界面,0.6伏下约42纳秒翻转一半极化,1伏下为8纳秒;按极化损失小于20%的判据,0.6伏耐受6000亿次循环、1伏耐受1万亿次。
推荐理由:文章给出了0.6伏开关、42纳秒翻转和1万亿次循环的具体数据,并说明哪些结论来自外推或仿真。
研究人员在基于 Hat monotile 的激子极化激元晶格中研究二维波输运,发现其分形谱中存在局域态、临界态与扩展态。模拟显示波包呈反常扩散,从超扩散到近亚扩散输运。作者提出光学泵浦-探测方案以实验探索这些效应,为可重构极化激元晶格中的临界现象研究开辟新途径。
Rosset 等人在 Physical Review B 发文,展示由机器学习驱动分子动力学模拟得到的无缺陷(理想)非晶硅模型,在杂化泛函密度泛函理论计算下能准确复现实验观测到的电子带隙。作者将该模型与 Wooten-Winer-Weaire 键切换方法得到的模型以及其他近期理想非晶硅近似模型进行比较,并指出该工作为研究非晶硅的带尾、光学性质和输运提供了平台。
该论文用有限温 DQMC 模拟单轨道双层 Hubbard 模型,研究强层间耦合下 La3Ni2O7 的配对竞争。结果显示随空穴掺杂自旋条纹自发形成,主导配对对称性从 d 波交叉到 s± 波,该交叉伴随层间自旋关联强度超过层内关联,动力学自旋结构因子也呈现与涨落自旋条纹一致的动量依赖重组。
University of Florida 的 Yuan Gao 和 K.A. Muttalib 提出将位移场映射为自旋自由度的 "soft-corization" 方法,用于描述受限方向上振动受限的低维系统。
ZnO 纳米线激光器与 WS₂、MoS₂ 单层杂化后激射阈值升高、高泵浦功率密度下发射强烈淬灭、模式包络蓝移,与双层、三层及体相 MoS₂ 杂化则激射完全被抑制。
安徽理工大学团队在 {7,3} 开放双曲晶格上研究 Comtet 无序的波函数参与比标度,发现 W/t=0.5 与 W/t=3 时有效指数差分别为 −0.028 和 +0.116,且符号在 N=15435 时保持不变。
Zhao Kunlong 等人用机器学习分子动力学研究了 3C-SiC(111)/diamond(111) 界面热输运的原子尺度起源,指出其依赖界面终止方式。该研究发表于 International Journal of Heat and Mass Transfer 第 274 卷,出版日期为 2027 年 3 月。
研究团队在单层石墨烯中直接观测到光致 Dirac 能隙,时间与角分辨光电子能谱显示该能隙随光场同时出现,且仅在圆偏振光驱动下产生,直接将其打开与动力学时间反演对称性破缺联系起来。结合 Floquet 理论,作者把该能隙认定为光致 Haldane 质量,并给出相应的非平庸 Floquet Berry 曲率与 Chern 拓扑。
推荐理由:论文用时间与角分辨光电子能谱直接观测到圆偏振光打开的 Dirac 能隙,把对称性破缺与拓扑联系起来,可作为 Floquet 拓扑工程的实验范例。
Schuh、Funcke、Kreit、Luu 和 Singh 在辅助场表述下用 normalizing flows 缓解有限化学势 Hubbard 模型的符号问题,缓解了自旋基矢方案中严重的遍历性问题。成果发表于 Phys. Rev. B 114, L231117。
小鼠实验显示,运动可触发骨细胞(osteocytes)分泌抗衰老化学物质。这些由骨骼释放的蛋白质被认为能够延缓衰老并延长寿命。
Argonne National Laboratory 研究人员开发出一种挥发性低熔点共晶方法,向钙钛矿原料中加入溴化锌和甲基氯化铵两种盐添加剂,降低熔点使混合物短暂呈液态,让原子有时间排布成均匀晶格,随后盐完全挥发,剩余锌原子迁移至缺陷处进一步修复。
中国科学技术大学团队联合南方科技大学、香港城市大学、中国科学院宁波材料所,建立融合AI、高通量理论计算与专家知识的自组装单分子层(SAM)智能筛选框架,构建8描述符综合排序体系,成果10月29日发表于《自然·合成》(Nature Synthesis)。
量子蒙特卡洛(QMC)方法计算了相-I固态分子氢在压缩下的最低中性激发,发现多行列式展开对激发能影响不大,却对激子局域化及跃迁偶极矩、激发诱导力等至关重要。低密度强绝缘区多行列式QMC结果与Bethe-Salpeter方程(BSE)相当甚至更好,TDDFT给出的激子更扩展;随压缩增强、系统趋近半导体区,各方法差异减小。
论文用有限温数值严格量子蒙特卡洛证明,B1g声子(面外氧弯曲模式)通过跳跃调制耦合到掺杂t–t′排斥Hubbard模型,可产生真正的d波超导,转变温度高于任一相互作用单独作用的结果。
推荐理由:论文用数值严格的量子蒙特卡洛展示了B1g声子与Hubbard排斥协同产生d波超导,读者可据此理解竞争态体系中额外微弱相互作用如何改变配对结论。
Eindhoven University of Technology 的 Payam Poorsolhjouy 将奇弹性框架扩展到三维应变梯度连续体,推导出四阶、五阶、六阶奇弹性刚度张量的完整集合,并构建了广义声张量。分析表明,各向同性与半对称极限下声张量仍为厄米,非厄米弹性动力学需要各向异性;横向半对称连续体的数值算例展示了色散谱中的奇异点及弹性波分量的同时放大与衰减。
南京大学与香港大学团队在声学超材料中观测到异常的无标度边界模式,其空间包络呈多项式衰减而非常规指数衰减。研究将 n 阶拓扑多临界性映射到 Arnold An 灾变,证明空间传递矩阵的亏属性强制边界模式出现 (n−1) 次幂空间衰减;在拓扑三临界点处绕数函数奇点表现为 A2 折叠灾变,对应严格线性空间衰减。
研究揭示石墨烯/MoRe界面高透明度的微观起源:沉积态MoRe自发形成A15相,其一维过渡金属原子链与石墨烯锯齿边缘晶格失配小于1%,第一性原理计算表明这些链的d轨道可能与K点附近狄拉克锥杂化。低温输运、X射线衍射与原子分辨STEM显示,退火会使A15相转变为hcp结构并严重降低Josephson透明度,说明最高接触透明度只在沉积态实现。
该论文研究具有速度依赖弹性与耗散自相互作用的非弹性暗物质晕的引力热坍缩,在引力热流体框架下导出暗物质上散射到激发态再衰变回基态的有效冷却率,并数值求解球对称晕的核心增长与坍缩阶段演化。结果显示纯弹性自相互作用晕演化轨迹具有普适性,而非弹性暗物质晕演化更为多样,但其中隐藏着参数普适性,作者据此导出一个半解析公式,可在无需模拟的情况下计算任意速度依赖弹性与非弹性截面下的晕坍缩时间。
第一性原理计算与晶体结构预测在高压下预测出一系列常压不存在的 K-Al 化合物,其中 P4/nmm KAl 相在 15 至 70 GPa 压力范围内稳定,并表现出三维平带等拓扑 electride 特征。该工作发表于 Phys. Rev. B 114, 245136。
Kai Zhang 等人在 Physical Review B 上研究了复杂三维金刚石微结构与纳米结构中的非扩散声子输运,指出与动量守恒声子正常过程相关的超高热导率对先进微纳尺度热管理具有重要意义,但复杂三维结构中声子集体输运的高效建模仍具挑战。文章编号 Phys. Rev. B 114, 225424,于 10 月 29 日发表。
Gaopei Pan 和 Fakher F. Assaad 用量子蒙特卡洛研究了一个描述自旋链与二维 Dirac 导电电子耦合的最小紧致 U(1) 格点规范模型,该模型用于刻画重费米子局域矩区的 Kondo 破缺。研究以紧致 U(1) 规范理论作为重费米子的经济描述出发,结果发表于 Phys. Rev. Lett. 137, 186503。
HZDR 理论物理研究所团队在 Physical Review Applied 发表研究,提出用电极电压在石墨烯中生成势垒作为"护栏",配合垂直磁场使电子和空穴沿相反方向的圆弧路径运动并被引导至相反电极,从而替代难以规模化制备的物理边缘方案。该机制要求势垒足够高且宽以阻挡电子穿越,电极间距须与由磁场强度和吸收光能量决定的圆弧轨迹尺寸匹配。相比固定边缘,电压可调的方案具有灵活性优势。
瑞典 Linköping University 研究人员用人工智能检索数十年科学档案,重新发现 33 种此前被忽视的 MXene 形式,其中部分前驱母晶早在 1970 年代就已合成,因当时尚无二维物理框架与高分辨率扫描透射电子显微镜等表征工具而被埋没。
Virginia Tech 团队揭示了软材料中液态金属液滴受压后形成导电通路的物理机制:压缩使液滴间的聚合物产生微裂纹,液态金属流入并留在裂纹中,释放压力后仍保持导电。研究使用显微镜和 3D X 射线成像观察该过程,并建立了预测导电所需压力的数学模型,适用于从约 0.04 英寸到几十微米的液滴尺寸。该机制发表于 Matter,可帮助设计可拉伸传感器、可穿戴电子和软体机器人中的导电图案。
加州大学圣克鲁兹分校(University of California, Santa Cruz)的小鼠实验显示,裸盖菇素(psilocybin)修复慢性压力下受损脑细胞连接的能力,可能与其致幻作用相互分离。慢性压力会削弱脑细胞之间的连接、破坏其形成的回路,而裸盖菇素能重塑这些连接。这一结果为开发不产生致幻的精神病药物开辟了新的可能。
德国雷根斯堡大学、马尔堡大学和Forschungszentrum Jülich的研究者结合超快激光脉冲与光电子动量显微镜,实时追踪石墨烯中电子的Landau-Zener-Majorana跃迁,观测到隧穿概率在实验条件下可达100%。
南京大学与 TU Wien 研究团队在二维耗散 Rydberg 原子阵列中实现了动力学泥浆态(kinetic slush)。研究表明,调节激光失谐补偿最近邻相互作用可产生促进激发动力学,而剩余的次近邻相互作用引入动力学阻挫,二者竞争导致动力学非均匀性显著、液态与固态构型共存的涌现相。通过非平衡实时演化探测,团队发现了从各向同性扩展到一维扩展的动力学交叉行为。
牛津大学(University of Oxford)研究团队发现硫化铋(bismuth sulfide)半导体具有伪直接带隙(pseudo-direct semiconductor)结构,其低能态可作为电荷的"临时储存室",在室温下将电荷损耗降低约 75%,打破强吸光与快复合之间的传统取舍。
Regensburg大学、Marburg大学和Forschungszentrum Jülich团队结合激光技术与光电子动量显微镜,实时观测了石墨烯中电子在强光场驱动下跨越能带的Landau-Zener-Majorana跃迁,成果发表于Nature(DOI: 10.1038/s41586-026-11214-y)。
Tohoku 大学 Naomichi Sato、Makoto Naka 与 Joji Nasu 从含自旋-轨道耦合的双轨道 Peierls–Hubbard 模型导出有效自旋哈密顿量,用量子蒙特卡罗模拟分析方格子上多种晶格畸变图案的磁性对晶格刚度的贡献。研究发现,在所考察的参数范围内四聚体畸变图案始终最有利,且易面单离子各向异性与易轴交换各向异性之间的竞争会增强晶格畸变倾向、强化对四聚体化的偏好。
Shuliutsky 与 Goldstein 在 Ginzburg-Landau 框架下研究 4Hb-TaS2 中 Hc2 二重各向异性与低温各向同性涡旋并存的矛盾,写出相应 Ginzburg-Landau 方程并发展高效数值算法求解单涡旋解。
首尔国立大学化学部 임종우 教授团队将稀释剂所需性质归纳为 BF₃ 亲和度与分子极性指数(MPI)两项可计算设计指标,并结合机器学习从约 132 万个非氟系分子中筛选出 368 种候选稀释剂。其中数种候选在锂金属软包电池中实现 200 次以上稳定充放电,验证了该设计标准与筛选方法的有效性。该方法可在合成或购买前基于分子结构预测稀释剂可行性,减少材料开发的试错成本,降低对氟系稀释剂的依赖。
Nature Materials 发表研究指出,二维纳米流体忆阻器中离子记忆的微观起源仍有争议,该工作将限制壁的电压诱导起泡确定为触发忆阻迟滞、进而导致通道内非线性离子输运的原因。
该论文通过 DFT+DMFT 和最小 kagome 模型,解释了 Co3Sn2S2 费米面附近实验观测到的平带特征来源。研究表明该特征并非来自重费米子式的动力学能带重整化,而是由轨道和自旋依赖的自能将 dx2−y2 主导的几何 kagome 平带推向费米能级所致;移动后的平带增强了费米面附近的局域 Berry 曲率,导致强烈依赖能量的反常霍尔电导率和巨大的反常 Nernst 效应。
Physical Review B 发表 Andrew C. Burgess 与 David D. O'Regan 的研究,探讨 DFT+U(密度泛函理论加 Hubbard U)带隙在所有已知形式中的有效性。
Md Zahid Ansari、Souvik Kundu 和 Kedar Damle 通过量子蒙特卡罗模拟,研究了双分格子上 SU(N) designer Hamiltonian 稳定的量子顺磁相中非磁性杂质(空位无序)的效应,发现孤立空位会诱导出涌现的局域 SU(N) 矩。该研究发表于 Physical Review B 114, 225143。
Giovanni Marini 提出基于自旋空间 Kadanoff-Baym 方程的从头算理论框架,用于研究巡游铁磁体系的超快磁化动力学。该方法在从头算哈密顿量中引入自旋-轨道耦合并推广自能,以第一性原理处理非平衡电子、声子与磁振子动力学。论文发表于 Phys. Rev. B 114, 214429。