——应用表面物理国家重点实验室

　　
　　
　　应用表面物理国家重点实验室隶属于复旦大学物理系，是由我国著名物理学家谢希德先生亲自倡导建立的实验室，于1989年年底通过国家计委组织的专家论证，1990年开始筹建，1992年12月底通过国家验收并正式对外开放，至今已走过20多年的历程。在历年来参加的国家重点实验室评估中均被评为良好。
　　
抓住机遇，顺势而为
　　应用表面物理国家重点实验室以表面物理学的概念、理论和方法为基础，在凝聚态物理、材料科学、信息科学的前沿开展基础与应用基础研究。面向国际学科前沿和国家经济与国防安全的重大需求，实验室围绕新型半导体、磁性、关联体系和人工带隙与超构材料等研究领域的表面与界面科学问题，设立主要研究方向，旨在将实验室建成本领域国际知名的学术基地、人才培养基地、服务全国的基地、应对国家重大需求的基地。
　　进入21世纪以来，国际上表面物理的发展呈现出了新的趋势，主要是利用表面物理的概念和方法，研究各种新型微小尺度、低维和多层薄膜材料中的新现象及相关应用。随着人们对材料和结构体系的研究兴趣从三维转向低维（二、一、零维量子体系），从宏观转向微观（微纳材料和微小体系），从均匀成分的单片体材料转向由不同成分组成的多层膜和超薄膜，研究对象的表面积（界面积）和体积之比越来越大，表面（界面）在决定材料性质中的作用越来越重要，许多新型材料的光、电、磁和自旋特性等受表面和界面的影响也更加突出，这些都使得表面物理的研究与微纳电子学、光电子学、磁电子学或自旋电子学的关系更加密切。
　　应用表面物理国家重点实验室的定位正是顺应国际上表面物理发展的这一趋势，开展表面物理相关的前沿基础研究，同时也面向国家安全和国家经济重大需求开展表面物理相关的应用研究。根据这个定位实验室确定了以下4个主要研究方向：
　　1、表面与界面中的新奇物性，主要开展半导体和复杂氧化物的表面/界面的结构与电子态；强关联体系和高温超导的新材料、物性、和电子结构；半导体磁性纳米结构的表面/界面效应、量子尺寸效应、自旋输运及复杂磁性材料的相变行为；同步辐射在表面研究中的应用等方面的研究。
　　2、表面与微结构的光物理和作用，主要开展有机半导体中的电荷传输、有机光电器件中的界面效应、磁效应；新型超构材料及超构材料在微波通讯上的应用；光子晶体和等离子体激元电子学；小量子体系和微腔的光电子学等方面的研究。
　　3、表面与界面的理论和计算物理，主要开展表面、界面电子态与声子态理论；复杂凝聚态体系和复杂流体的计算和设计；量子自旋系统和它们的动力学；微结构和介观体系理论；固体的光子能带理论等方面的研究。
　　4、表面物理与其他学科的交叉研究，主要开展智能电流变液；蛋白质折叠及肿瘤的荧光诊断；蛋白质相关的计算生物物理；雷达和天线设计等方面的研究。
　　如今，实验室的目标是在国际上代表中国的表面科学发展水平，在专业领域中占有一席之地和拥有话语权，在部分方向上能够引领国际表面物理的发展，与此同时，为国家安全和国民经济的重大需求提供最先进的技术支持。
　　
潜心研究，久久为功
　　应用表面物理国家重点实验室现有固定人员77人，其中研究人员66人。在66名研究人员中，其中教授（研究员）61人，副教授（副研究员/青年研究员）5人，包括中国科学院院士5人和中国科学院外籍院士1人，原国家“973”首席科学家5人和原国家“973”青年项目首席科学家1人，长江特聘教授8人、国家杰出青年基金获得者14人，“青年千人计划”14人。同时，实验室还配备了一定数量的技术人员，为仪器设备的运行和共享提供了良好的硬件环境。此外，实验室设立了专职管理人员，保证实验室的行政管理和日常工作顺利进行。
　　实验室在表面物理相关的前沿基础研究方面已经做出了一批重要的研究成果，有些研究成果甚至领先国际同行。例如，在表面与界面等低维体系中的关联效应研究方面，实验室关于铁基超导体KxFe2-ySe2反常电子结构的工作发表在2011年的Nature Material期刊上，被该杂志选为其自创刊10年以来发表的20个里程碑工作之一，至今已被引用225次；在半导体二维晶体研究方面，实验室成功制备了基于新型二维晶体黑磷的场效应晶体管器件，该工作发表在2014年的Nature Nanotechnology期刊上，在国际上受到了广泛关注，短短一年的时间就已被引用122次，引领了国际上对二维晶体黑磷材料和器件的研究热潮。
　　半导体和复杂氧化物的表面/界面的结构与电子态；强关联体系和高温超导的新材料、物性、和电子结构；有机半导体中的电荷传输、有机光电器件中的界面效应、磁效应……普通人对这些专业的研究领域可能无法理解，但其实它们都是国家安全和国家经济重大需求的基础，也是一个国家科技实力的体现。
　　比如现在人们熟悉的计算机、手机等，其基础就在于对半导体硅的功能的发现。如今，科学家一直希望能够找到现在电子产业中最常用的半导体材料硅的替代品，复旦应用表面物理国家重点实验室的研究成果，使我们离这一目标步步逼近。有了这些新基础研究的突破，我们才能在未来见到真正意义的量子计算、室温超导。
　　2019年1月，实验室研究人员与美国加州大学伯克利分校王枫教授课题组合作研究发现了三层石墨烯内的可调莫特绝缘体，通过实验证明了石墨烯可以通过调控，实现了从导体到莫特绝缘体的转变，从而将石墨烯引入了强关联物理研究领域，为下一步研究石墨烯中的超导提供了基础。相关研究于1月21日以《三层石墨烯摩尔超晶格中的可调莫特绝缘体的证据》发表于国际期刊《自然·物理》杂志。
　　该项研究与MIT的Pablo Jarillo-Herrero实验室在“魔角”双层石墨烯中发现莫特绝缘态有异曲同工之妙。而且该项研究还实现了能带可调的莫特绝缘体，这也是国际上首次在二维材料里面实现能带可调的莫特绝缘体。石墨烯的组成元素只有碳，结构也相对简单，便于研究人员后续建立相关理论模型，将为理解强关联物理以及非常规超导提供一个极具价值的研究体系，也拓展了二维摩尔超晶格的强关联物理这一全新的方向。
　　近日，实验室研究人员首次在少层黑磷中展示了层间范德瓦尔斯相互作用的应变调控，并发现反常的应变依赖关系。6月4日，研究成果以“少层黑磷层间范德瓦尔斯相互作用的应变调控”为题在线发表于《自然·通讯》。
　　自2004年石墨烯问世以来，层状材料引起广泛关注。范德瓦尔斯异质结在其中饶有趣味。分数量子霍尔效应、石墨烯中能隙的打开、非典型超导、可调控的莫特绝缘体、超长寿命莫尔激子……研究已知，在这些范德瓦尔斯异质结中存在许多新奇物理现象，这些现象都与层间相互作用有着紧密联系，由此，调控层间范德瓦尔斯相互作用显得尤具意义。
　　科研人员以少层黑磷作为研究体系，系统研究了2-10层黑磷的能带结构随面内应力之演化规律。研究结果表明，所有光学跃迁的峰位随应力呈线性变化，且峰位移动的速率呈现出明显的层数依赖及跃迁量子数依赖。层数越少，跃迁量子数越大，峰位移动的速率越小。这种依赖关系与应力可调的层间范德瓦尔斯相互作用具有密切联系。紧束缚模型拟合结果显示，1%的双轴面内应变可以带来10%的层间相互作用改变，表明面内应力可以非常有效地调控层间相互作用。值得一提的是，这一研究还发现了反直觉的现象，即面内拉伸的应力可以使层间相互作用减弱。
　　没有基础学科“深蹲助跑”，就无法实现原始创新和技术突破的“起飞跳跃”。在未来，应用表面物理国家重点实验室将立足优势、把握机遇，多出人才、多出成果，努力建设学科领域“高原上的高峰”，为推动上海经济社会发展和中国梦的实现提供更有力的智力贡献和人才支撑。科