2024年11月15日下午，厦门大学物理科学与技术学院主办的“萨本栋讲坛”第一百八十四期邀请到了中国科学院物理研究所方辰研究员为大家带来题为“Spin-space groups and symmetry invariants”的报告。本次讲坛由厦门大学物理科学与技术学院杨哲森教授主持。

杨哲森教授主持

近日，科学家们在磁性材料的对称性研究中取得了重大进展。在一项新的研究中，研究人员首次系统地对SSGs进行了全面枚举。由于SSGs的数量庞大且结构复杂，这一任务之前尚未完成。研究团队基于SGs的不变子群，通过构建三维实表示的商群的自旋操作，对SSGs进行了详尽的分类。对于共线和共面的磁序，自旋操作可以简化为低维实表示。

研究团队考虑了描述磁性单元格的SSGs，这些单元格最多可达12倍的晶体单元格。最终，研究人员获得了157,289个非共面、24,788个共面非共线和1,421个共线SSGs。这些枚举的SSGs被存储在一个带有用户友好界面的在线数据库中，供科研人员查询和使用。

此外，研究团队还开发了一种算法，用于识别实际材料中的SSGs，并成功为1,626种磁性材料找到了相应的SSGs。研究人员还探讨了SSGs的几种潜在应用，包括表示理论、由SSGs保护的拓扑态、自旋纹理的结构，以及使用SSGs细化磁性中子衍射图案。随着SSGs的系统分类，科学家们现在可以更准确地预测和理解磁性材料的行为，这对于开发新型磁性材料和器件具有重要意义。

研究不仅填补了磁性材料对称性研究的空白，而且为未来的研究提供了宝贵的资源。通过在线数据库和识别算法，科学家们现在可以更容易地探索磁性材料的对称性，这将有助于发现新的物理现象和材料应用。随着对SSGs的进一步研究，我们期待在磁性材料领域出现更多的突破。

方辰研究员报告现场

方辰研究员的报告引起了与会师生的浓厚兴趣，报告现场就长程序与系统维度的关系、密度泛函计算方法在预言激子绝缘体态中的局限性等问题展开讨论。

主讲人简介：

方辰，2011年毕业于美国Purdue University物理学系，2012-2015年在美国Princeton University、Massachusetts Institute of Technology等学校任博士后研究助理。2015年底回国，任中国科学院物理研究所副研究员，2018年任研究员，2023年获得国家自然科学基金委杰出青年基金支持。2024年9月，方辰任国际学术期刊Physical Review X编委。回国工作以来，方辰的主要工作集中在拓扑能带理论，首先提出了高阶拓扑绝缘体概念，找到从拓扑不变量到能带不可约表示的完整定量映射，主持建立了首个拓扑材料计算数据库。近年来，工作重心转移到非厄米能带体系和量子动力学方向，分别提出了非厄米趋肤效应的拓扑起源理论，和量子伤痕模型中的准对称性理论。