2022年4月29日下午，前沿院量子材料与器件研究中心在虎溪校区LE201线上线下组织开展了“量子前沿”学术系列讲座（四），苏州大学蒋建华教授、东南大学王金兰教授、中国人民大学雷和畅教授和南方科技大学刘奇航副教授受邀为学校相关专业师生、其他高校院所相关研究人员作了精彩的学术报告。量子材料与器件研究中心副主任孙阳教授主持了本次讲座。

蒋建华教授以“Seeing topological quantum effects in synthetic materials”为主题，详细介绍了课题组在冷原子系统、光子晶体、声子晶体等人工周期结构中拓扑新物态的研究。报告中，蒋建华教授结合理论计算、原型设计、实验表征相结合的方式，成功观察到拓扑材料中一系列新奇拓扑量子现象，为拓扑新物态的探索开辟了新思路。

东南大学王金兰教授通过三个例子，展示了机器学习结合密度泛函理论，在快速发现稳定无铅光伏钙钛矿、二维铁磁材料、二维固氮电催化剂及电催化描述符开发等方面的应用。她指出，机器学习算法的优势在于，其本质上是基于数据统计规律而非物理化学定律的，从而能够绕过复杂的量子力学求解过程。机器学习(machine learning)技术被引入到材料设计和材料数据库的构建中来，高效的计算和筛选效率使得机器学习技术成为材料设计的理想“助推器”。

接下来，中国人民大学雷和畅教授以“笼目金属材料探索和关联拓扑效应研究”为题，详细介绍了研究团队对于Fe₃Sn₂, Co₃Sn₂S₂, YMn₆Sn₆、AV₃Sb₅(A = Rb and Cs)等几类笼目金属拓扑电子结构和能带拓扑与自旋、轨道等自由度耦合导致的新颖拓扑物态方面的研究结果。他指出，这些材料由于其电子自旋与电子能带结构之间的复杂相互关系，能够产生奇特的平带结构和大的反常霍尔效应以及拓扑霍尔效应等物理现象。因此，笼目金属体系已经成为研究关联拓扑效应的一个重要平台。

最后，南方科技大学刘奇航副教授以“磁性材料对称性研究及其在新拓扑相中的应用”为主题，阐明了非相对论极限下，在磁性材料磁基态的单电子哈密顿量中具有更丰富的被自旋群所囊括的自旋旋转与空间旋转的组合。刘奇航教授团队在磁性材料中的自旋群对称性及其在新拓扑相中的应用系列研究对准确理解弱自旋轨道耦合体系的电子结构和物性有极大意义。

报告会后，与会师生与报告人进行了深入交流和讨论。通过这次讲座，与会师生对合成晶体材料的研究方法，新型功能材料靶向设计如何引入机器学习技术，如何进行笼目金属材料探索和关联拓扑效应研究以及磁性材料最新研究进展有个更为深刻的认识，拓展了师生的科研思路。