付英雙

1981年生於山東。2003年畢業於山東師範大學物理學院（物理學學士），2008年畢業於中國科學院物理研究所（凝聚態物理博士），導師薛其坤院士。2008年到2011年，在德國漢堡大學應用物理研究所做博士後，合作導師Roland Wiesendanger院士。2011年到2014年在日本理化學研究所任國際特別研究員，合作導師Testuo Hanaguri教授。2014年受到優先資助。同年起受聘為華中科技大學物理學院教授、博士生導師 ^[1]  。

量子材料和納米結構體系的控制生長和物理性質研究，具體包括：（1）拓撲絕緣體表面態的調控和自旋特性；（2）低維量子體系中的磁性和超導物理研究；（3）谷電子學材料的製備和物理性質表徵。

1.狄拉克波函數兩分量特性的揭示【Nat. Phys., in press 】

無質量的狄拉克電子體系是前沿凝聚態物理中的研究熱點。與常規電子不同，狄拉克電子的運動需要用兩分量波函數來描述。在拓撲表面態中，該兩分量波函數對應電子自旋。因此，對其波函數的觀測可以為拓撲表面態的自旋調控提供新的思路。我們利用極低温強磁場掃描隧道譜，通過測量拓撲絕緣體Bi2Se3表面態的朗道能級對局域雜質電勢的響應；並結合模型計算，發現該兩分量特性可以從受電勢影響而退簡併的朗道能級中體現出來。我們還進一步預測伴隨電勢變化會在實空間出現新奇的自旋構形。該工作提供了一種對拓撲表面態自旋進行量子操控的嶄新平台，將會對拓撲物理和自旋電子學產生重要影響。

2.拓撲絕緣體表面態在偏壓控制下的記憶效應【ACS Nano 7， 4105（2013）】

拓撲絕緣體是一種新型的量子材料，其表面態電子沒有質量，並且其動量和自旋維度直接關聯存在確定的手性關係，從而不受非磁性雜質散射，具有新奇的物理特性和廣闊的應用前景。對拓撲表面態的調控一直以來都是領域熱點問題。我們利用掃描隧道顯微鏡，發現在拓撲絕緣體Bi2Te2Se表面態形成的朗道能級的能量位置在施加樣品偏壓控制下發生移動，移動的程度對偏壓有記憶效應，從而提供了一種全新的調控拓撲表面態的途徑。

3.對單分子磁體自旋劈裂分子軌道的實空間觀測【Nat. Comm. 3, 953 (2012)】

將單分子磁體應用到分子自旋電子學中所面臨的關鍵問題是如何理解並控制分子和磁性電極間的相互作用。而理解它們之間界面的信息需要明確分子的吸附構型和參與輸運的分子軌道的自旋特徵。我們在銥(111)表面通過分子束外延生長製備出鈷磁性納米島，利用自旋極化掃描隧道顯微鏡首次在實空間觀測到了吸附在鈷納米島上的單分子磁體TbPc2的自旋劈裂分子軌道，並通過自旋極化掃描隧道譜直接測量到了最低未佔據分子軌道自旋劈裂的大小。

4.基於單分子磁體的手性分子開關【Nano Lett. 8, 3931 (2012)】

分子開關可以用於分子電子學中的單分子信息存儲器件。同時，分子的手性既在生物系統中發揮着重要的基礎作用又具有在非對稱催化過程中的應用價值。儘管多種分子開關已經被髮掘，但是伴隨手性變化的分子開關還從未報導。我們利用掃描隧道顯微鏡，發現了吸附在銥(111)表面的單分子磁體TbPc2的分子開關特性，並且在不同開關態轉換時體現出新奇的分子手性變化。通過向TbPc2分子施加不同的偏壓脈衝和探針操縱可以有效地控制分子在左手性態、右手性態以及非手性態之間轉換。該工作不僅首次開發了手性分子開關，而且為下一步研究處於不同開關態的單分子磁體的磁性變化打好了基礎。

5.近藤共振峯在RKKY交換作用下的劈裂及其自旋分辨測量【Phys. Rev. Lett. 108，087203 (2012)】

當近藤效應與磁性耦合相互作用競爭時，其自旋簡併度解除，近藤共振峯會相應地發生劈裂。儘管理論上預言劈裂的近藤共振峯是完全自旋極化的，但是實驗上從未得到驗證。我們設計了一個近藤系統檢驗理論預測，在磁性鐵納米島上面製備出只有三個原子單層厚度的鉛薄膜。由於鉛薄膜的厚度很小，磁性襯底可以通過鉛薄膜中的傳導電子與表面吸附的酞菁錳分子發生RKKY交換相互作用，導致分子的近藤峯劈裂；進一步利用自旋極化掃描隧道譜首次直接觀測並確定了劈裂近藤峯的自旋取向，並且由此確定出磁交換相互作用的類型。該工作不僅提供了一種通過調控磁性耦合來操縱單自旋的新途徑，而且還提供了一種可以在單分子尺度上獲取完全自旋極化的電流的方法，並且與現有的技術兼容，具有非常吸引人的應用前景。

6.利用自旋翻轉非彈性隧道譜探測分子的充電狀態【Phys. Rev. Lett. 103，257202 (2009)】

單電子充電是納米體系中的一項重要現象。對單個原子和分子的充放電操控可以實現原子尺度的單電子存儲，控制分子體系中的電子輸運等。由於充電態與磁性直接相關，我們利用掃描隧道顯微鏡的自旋翻轉非彈性隧道譜探測到了分子帶電後磁性狀態的變化，從而在國際上首次實現了對充電態的直接表徵。我們在原子級平整的鉛納米島表面製備出酞菁鈷分子單晶多層膜。在針尖和樣品間加偏壓的同時，調控針尖的高度使分子的鏡像電勢發生變化，由此可以調控其帶電狀態。我們通過自旋翻轉非彈性隧道譜探測到了不同層間分子形成的一維反鐵磁鏈磁能級分佈的構型發生變化。我們還進一步改變分子鏈的長度，在不同層厚的分子上測定其帶電後磁性能級的重新分佈，得到了與Hubbard模型計算非常吻合的結果。

7.利用自旋翻轉非彈性隧道譜探測分子的自旋態構型和超交換作用【Phys. Rev. Lett. 101，197208 （2008）】

分子磁性材料在自旋電子學和量子信息技術等領域具有重要的應用前景，但由於缺乏對自旋靈敏的實空間成像技術，目前人們對分子磁體中的磁關聯作用的研究主要依賴於模型計算。我們將尖端的自旋翻轉非彈性隧道譜技術拓展到分子磁性研究領域，在國際上首次直接探測到了分子磁體的自旋態構型和超交換作用的路徑。該工作提供了一種探測單原子/分子自旋態、分子磁體自旋態構型和超交換作用的靈敏方法，為研究有機分子的磁性開闢了一個全新的途徑。相關成果發表後受到多家網站廣泛報道。

8.通過量子尺寸效應操控單分子的近藤效應 【Phys. Rev. Lett. 99, 256601 (2007)，selected as cover story】

近藤效應來源於傳導電子對局域磁矩的自旋屏蔽，其近藤温度敏感地依賴於金屬費米麪態密度以及局域磁矩與傳導電子交換作用的強度。我們利用分子束外延技術在硅(111)襯底上製備出原子級平整度的金屬鉛薄膜。通過改變薄膜的厚度，量子能級的分佈會相應變化，使得鉛的費米麪電子態密度隨薄膜厚度呈現振盪行為，從而導致了薄膜厚度對吸附在鉛薄膜表面的單個酞菁錳磁性分子的近藤效應的調製。該工作通過精確控制納米結構的尺寸提供了一個技術上可行的調控單分子自旋的有效手段。相關成果後來被評選為中國真空學會優秀論文，被Nature China和 NPG Asia Materials作為亮點文章報道，並被收錄到兩本Springer系列專著中。

已發表高質量SCI論文23篇（第一和通訊作者的文章11篇），其中包括第一作者的Nature Physics 1篇，Physical Review Letters 3篇, Nano Letters 1 篇和ACS Nano 1篇, 第二作者的Physical Review Letters 1篇和Nature Communications 1 篇。多次在國際重要學術會議上做特邀報告。當前為ACS Nano、Scientific Reports等國際著名SCI學術期刊的獨立審稿人。

1.2006年，中科院物理研究所年度優秀研究生。

2.2007年，中科院物理研究所所長獎學金優秀獎。

3.2008年，中國真空學會優秀論文獎。

4.2011年，日本理化學研究所國際特別研究員獎學金。