1. 单层二硒化钨系统中的栅极可调平带理论设计

        超晶格工程提供了改变准粒子在材料中运动时感受到的晶格布局的手段。我们使用有能隙的堆叠范德瓦尔斯(vdW)材料在图案化介电衬底上进行的带结构超晶格工程,可以推向极致。具体而言,我们发现高质量的vdW图案化介电超晶格(PDS)可以实现一系列稳定的平坦能带,这些平坦能带可以通过门电压原位直接开关。与现有的超晶格平台不同,这些平坦能带的实现不需要精细调谐。相反，随着门电压增大，能带越来越平坦。PDS平坦能带的特征高度可调节：平坦能带的类型(单个非简并或狄拉克锥状)、定域长度和相互作用能量对应用的门电压高度敏感。因此,PDS平坦能带中的电子-电子相互作用可以比带宽和无序展宽都强,为相关行为如平坦能带铁磁提供条件。预期PDS平坦能带可以在一系列现有的带隙vdW材料中实验实现,如单层过渡金属硫化物：二硒化钨等等。该研究成果于2020年在2D Materials期刊上发表。

图1系统设计与理论计算结果

2. 带电AdS黑洞及Lovelock黑洞的相变

       我们借助研究凝聚态物理量子多体系统的手段，考察带电AdS黑洞的热动力学性质，发现了一种类似玻色-爱因斯坦凝聚体中的λ-超流相变的行为，该成果发表在2023年的中国科学期刊上。利用ϕ-映射拓扑流理论，在研究Lovelock黑洞热动力学性质过程中，发现了从拓扑类角度给黑洞分类的方法，相关成果发表在2023年的Phys. Rev. D学术期刊。用量子多体物理方法对黑洞的热力学性质进行研究，是与四川大学理论物理中心长期合作的结果，受到国家自然科学基金理论物理专款资助。

图2 两种不同类型黑洞的相变

3. 石墨烯纳米条带中的自旋输运

       我们从理论上设计了如何添加铁磁条带与三角形缺陷几何构型，在石墨烯纳米材料中通过自旋轨道耦合效应，实现电子自旋的翻转，达成介观自旋开关功能。相关理论工作采用非平衡格林函数方法严格计算，于2023年在二区期刊 Diamond & Related Materials 上面发表。这一方向的工作来自与西南科技大学极端条件物质特性实验室的合作。

图 3 石墨烯纳米条带中的自旋翻转与过滤