2015美国物理学会三月会议精华集萃

　　美国物理学会三月会议（APS March Meeting）是由美国物理学会主办的年会，在凝聚态物理领域乃至整个物理学领域都是最为重大的国际学术会议之一。

　　2015年的三月会议在美国得克萨斯州的圣安东尼奥市举行，汇集了来自企业、大学以及各大重点实验室的研究者们。本文来自美国物理学会（APS）旗下《物理》杂志（Physics）官方网站，为大家精选了该年会上的亮点报告内容。

　　科研圈应鼓励物理学博士进入企业

　　目前的研究生院大都把学术研究作为对才华横溢的年轻人们的培养目标，然而有超过七成的物理学博士最终离开了学术领域，并且有相当一部分人选择了民营企业的工作。美国物理学会的一份最新报道称，研究生院需要培养学生们进入工业岗位所需的技能，包括在财务方面和技术企业的工作。该建议出自工业领域的物理学家们，他们在会议上讨论了相关议题。

　　IBM的科学家芭芭拉•琼斯（Barbara Jones）表示，相对于学术研究的日益精深细化，工业界看重的是知识的广度和解决多样复杂问题的能力。与此同时，团队精神也尤为重要，美国物理学会的产业联络人史蒂文•兰伯特（Steven Lambert）说。报告还强调了沟通艺术的重要性：在学术研究领域，汇报通常是面向专家，然而工业领域要求研究者们使用简明扼要的语言向管理者和客户阐释他们的工作。兰伯特表示，对学生最有效的培养方式就是让工业界的物理学者们来指导、让学生们与工业领域工作的研究生们保持接触，并为他们提供可以与学位论文灵活接合的实习岗位。

　　明天的材料，什么样？

　　我们对材料的掌控，及对其新颖用途的挖掘，塑造着我们所居住的世界——莎伦•格洛策（Sharon Glotzer）在《物理》杂志（Physics）主办的披萨啤酒会上发表了这样的观点。那么，什么样的材料将会塑造我们的未来社会？硅基材料和塑料会不会依旧主宰人类社会？会不会有全新的材料出现，它可以随环境而变，可以自行供应能量，针对特定的应用自组织成特定的结构，或者自我复制？这听起来相当科幻，但并非不可能——合成与组装领域的最新进展显示某些胶体系统（溶解有纳米到微米尺度的粒子的溶液）具备特殊的性质，使得智能可编程的材料成为可能。

　　格洛策和她的同事们分别通过理论、模拟以及实验的形式展示了他们的系统所具备的一系列的功能。比如，他们构造出的胶体能够自组装成辫子状纤维，并且该纤维可以在外加电场的操控下伸展或者压缩——其行为类似于人造肌肉。再比如另一类被他们称为“锁与钥匙”的胶体系统，具备可重构性：“锁”与“钥匙”分子团分别具有互补的形状，它们可以结合成多种不同的构型，从而可以用于高密度地编码存储信息。格洛策说，只要一汤匙这样的胶体，就有希望能存储兆兆字节（TB）的信息。她认为，要将这些材料广泛应用到日常生活中去，研究者们还需要一个更好的理论框架去描述这些极端复杂系统的热力学、相互作用与能量的平衡。

　　上图为“锁与钥匙”胶体的结构（左）与衍射图样（右）。莎伦•格洛策在她的演讲“胶体系统的兴起”中解释了胶体系统可以怎样被用于设计成智能可编程的材料。“锁与钥匙”提供了一个可重构的平台，原则上，一汤匙的该溶液可以存储大约兆兆字节的信息。 （Kevin L. Kohlstedt and Sharon C. Glotzer, Phys. Rev. E 87, 032305 (2013)）

　　物理学家解决艺术界的争端

　　艺术史学家长期以来倾向于相信毕加索是最早使用建筑用漆作画的艺术家之一，相对而言，与他同时代的同行大多偏好于更昂贵的油画颜料和丙烯酸树脂。然而除开部分能说明此事的线索（包括几张毕加索与墙漆在一起的照片）之外，学者们认为还缺乏决定性的证据。

　　多亏了高能X射线和在eBay上的意外发现，阿尔贡国家实验室的福尔克尔•罗泽（Volker Rose）证实了毕加索的三幅画作《三条鱼的宁静》、《海鳗》、《白色地上的石灰》中的白色颜料均来自于一种珐琅建筑用漆，该发现发表在“大家的物理学”（Physics for Everyone）分会场中。罗泽首先在eBay上找到了毕加索时期法国常用的建筑用漆样本。他分析了取自毕加索画作的白色颜料的放射谱，并与从eBay上得到的样品的放射谱进行比对，发现二者有着完全相同的化学组成：大部分是氧化锌。画家常用的传统颜料却含有大量的杂质和不同成分的白色颜料（铅、钛、钙）。

　　如今，罗泽和他的合作者们正使用X射线技术去研究其他的艺术作品。最近，他们正在分析旧的摄影作品以及19世纪的油墨，试图理解这些旧文档的腐蚀降解背后的化学过程，从而找到阻止这些过程乃至复原档案的方法。

　　超薄材料上蕴含着高温超导的最终秘密？

　　研究者们至今没能理解发生在铁基化学物上的超导行为，它跟铜氧化物超导材料类似，都在很高的温度发生超导相变。最近的一个惊人发现或许蕴藏了这些现象的答案——生长在绝缘SrTiO3衬底上的一个FeSe单晶胞发生超导的临界温度竟然高达块体状FeSe超导临界温度的6倍以上！来自北京大学的王健在一个二维材料超导的分会上简要展示了他的测量结果：0.55纳米厚的FeSe薄层在大约50K的温度发生了超导相变，相较而言块体状的同一材料需要在8K以下的低温才能超导。该测量结果最早报道于2014年。

　　现在凝聚态物理学界有一大波人正花费很大的人力物力投身于制备新的样品来解释这个效应——其中主力军都在中国。该效应的最早发现于表面谱测量中。2014年11月，上海交通大学的研究员报道了他们观测到SrTiO3衬底上的FeSe在109K的高温下电阻突降至零——这个结果如果能够被其他的实验组重现出来，将会彻底改变我们人类对高温超导现象的认识，布鲁克黑文国立实验室的伊万•博佐维奇（Ivan Bozovic）在电话里这样评价。他解释说，该结果之所以如此重要，是因为SrTiO3衬底上的FeSe具有比块体铁基材料或者铜氧化物简单得多的电子结构。假如这三种高温超导体系都是源自同一种机制，这将意味着铜氧化物或者铁基化合物的复杂结构并非高温超导的关键因素。