铁磁序软物质的制备、拓扑结构及其磁学性质研究

Preparation and magnetic properties of ferromagnetic ordered soft-matter involves and influences fields of nano-materials, soft matter physics, magnetism and characterization of magnetic structures, etc. In this project, we choose anisotropic and ferromagnetic cobalt nanorods as the magnetic unit, doped into liquid crystal or polymer materials with some long-range directional order, to obtain ferromagnetic liquid with macroscopic ferromagnetic order. By analyzing the magnetic structures of prepared sample, we will perform studies on self-assembled morphology, topologic structures and mechanism of spontaneous symmetry breaking of these magnetic soft matter, etc. Furthermore, we will try to sum up the rules of magnetic manipulation of these ferromagnetic ordered soft-matter. Combining with the experimental results in magnetic and electric properties, we plan to establish phenomenological models describing the ferromagnetic soft matter, and perform some theoretical simulations to acquire in-depth understanding of their self-assembly behaviors. Overall, this project aims to enrich the comprehensive understanding of nanoscale ferromagnetic liquid, and pave the way for their practical applications.

具有铁磁序的软物质的制备及其磁性研究，涉及并影响纳米材料科学、软凝聚态物理、磁性物理和磁性结构表征等领域。本项目拟选择具有形状各向异性的铁磁性钴纳米棒作为磁性单元，掺杂到具有一定取向序的液晶流体和聚合物中，获得具有宏观磁序的铁磁流体；分析、研究样品的磁结构，开展磁性软物质自组织形态、拓扑结构和自发对称性破缺机制研究；探索铁磁序软物质的磁电控调规律；结合样品的磁电性能等实验研究结果，构建理论模型、开展模拟与计算，深入理解铁磁软物质的自组织行为。研究结果将丰富纳米铁磁流体的理论基础，为其应用提供理论与实验支撑。

本项目研究具有铁磁序的软物质的制备及其磁学性质。选择具有形状各向异性的铁磁性钴纳米棒作为磁性单元，掺杂到具有一定取向序的液晶流体和聚合物中，获得具有宏观磁序的铁磁流体。通过分析、研究样品的磁结构，阐释磁性软物质的自组织形态、拓扑结构和自发对称性破缺机制。基于外场下的行为分析，探索了铁磁序软物质的磁电控调规律。结合样品的磁电性能等实验研究结果，构建理论模型、开展模拟与计算，深入理解铁磁软物质的自组织行为。研究结果丰富了纳米铁磁流体的理论基础，为其应用提供了理论与实验支撑。. 为培育新的研究方向，本项目采用理论和实验方法研究了外尔半金属热导率中的巨磁量子振荡现象，探索了可编程超轻气凝胶基磁体的制备和应用，提出了可用于计算两维量子多体系统的指数张量重整化群方法并应用于探究双层扭转石墨烯的量子反常霍尔效应，预言了一系列实数拓扑态和高阶拓扑量子态的实现材料。这些拓展内容的研究也取得了重要进展和有价值的结果。