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理学院顺利举办2025年尚理学术论坛

9月9日，理学院在卓越楼334举办了尚理学术论坛，理学院院长黄吉平、副院长李重要以及数十名师生参加。期间进行了教师邀请报告、研究生学术报告系列活动，共同开启了一场学术盛宴。（学术论坛现场）论坛伊始，院长黄吉平发表了热情洋溢的开幕讲话，他指出，尚理学术论坛的举办旨在搭建一个学术交流的平台，促进数学、物理各学科领域之间的交叉融合与发展，推动学术创新，提升科研成果的产出水平，提高学院的人才培养质量，为学院的学科建设注入新的活力。（开幕式）在教师邀请报告环节，黄吉平教授系统介绍了热流调控领域的最新进展，其研究为高性能热能管理材料与器件的设计与制备提供了关键新思路，在节能技术和电子器件热管理等方面具有重要的应用前景；刘廷禹教授分享了激光惯性约束核聚变中关键非线性晶体磷酸二氢钾点缺陷的研究进展，对推动高能激光技术与核聚变能源发展具有重要意义；何常香教授分享了其关于极小饱和数等极值图论方面的前沿研究成果，其成果不仅深化了对图论结构的理解，也为算法设计与优化提供了理论支撑；罗熙副教授展示了其在磁性外尔半金属领域的前沿探索，该研究有望促进新型拓扑量子材料在自旋电子学中的应用。张伏副教授从控制论与优化计算的交叉视角出发，提出了一系列创新方法，为复杂系统的建模与求解开辟了新途径。以上专家学者的分享，给在场师生带来了全新的学术视角和研究思路，引发了与会者的广泛关注和深入思考。（教师邀请报告）随后的研究生学术报告环节，一位外籍博士后及七位研究生依次登台，他们以饱满的热情和专业的素养，分别就自己的最新研究成果进行了精彩的学术报告。这些报告涵盖了多个学科方向，从光子自旋霍尔效应、随机渔业经济耦合模型、一维可压缩辐射流体动力学模型、同态加密机制下的无模型自适应跟踪控制、角谱法求解标量高斯光束的光束形状系数等多个研究主题，展示了其在学术研究中的积极探索和创新成果。（博士后及研究生学术报告）论坛的最后，学院组织了研究生“优秀报告奖”的评选及颁奖。该奖项既是对研究生们学术成果的肯定，也激发了大家在学术道路上不断探索、勇攀高峰的热情与决心。（研究生优秀学术报告颁奖）本次尚理学术论坛系列活动的顺利举办，不仅活跃了学院的科研氛围，增强了学院师生之间的沟通与交流，还为师生们提供了一个开阔视野、启迪智慧的平台，有助于促进学术创新、提升学院的科研水平。未来，理学院将继续秉持开放、创新的理念，举办更多学术活动，推动学院的学术发展。供稿：陈贝西审核：李重要

2025-09-11
【研究成果速递】PRA：光子自旋霍尔效应（PSHE）的调控效率突破传统弱耦合水平

近日，理学院物理系王春芳教授课题组在腔光力学与量子光学交叉研究领域取得突破性进展。研究团队创新性地构建了基于原子系综-光学腔强耦合的混合量子系统，成功将光子自旋霍尔效应（PSHE）的调控效率提升至传统弱耦合体系难以达到的水平。相关工作以两篇研究论文形式分别发表于物理学权威期刊物理评论A（Phys. Rev. A 111, 053719 (2025) 和Phys. Rev. A, Accepted 6 August 2025），王春芳教授为两篇论文的唯一通讯作者，博士后Akhtar Munir为第一作者。图(I) 为四层级结构，从上至下依次为：空气或真空透明顶层、反射镜、原子介质层以及电介质基底层。在反射镜与电介质基底之间放置了Λ型三能级原子介质。入射光以θp角通过空气/真空层照射至反射镜。各层介质的介电常数标记为, k = {1, 2, 3, 4}。图(II) 为Λ型三能级原子结构，其中激发态与基态分别由跃迁态|1⟩、|2⟩和|3⟩表示。图：分子光械与纳腔等离激元相互作用示意图该研究提出了一种新型混合系统，通过光学腔强耦合原子系综，将光子自旋霍尔效应(PSHE)增强至远超传统弱耦合极限的水平，并将该概念拓展至分子腔光力学体系，创新性地采用分子振动替代机械振子，在超低光学品质因子下实现光力学诱导透明，首次通过集体分子振动在等离激元纳腔中实现PSHE调控。这些成果不仅为发展基于自旋自由度的量子调控器件提供了全新思路，更为新一代纳米光子学技术、量子精密测量以及光-物质相互作用调控等领域开辟了极具前景的研究方向，具有重要的科学意义和应用价值。论文链接：https://www.doi.org/10.1103/PhysRevA.111.053719https://www.doi.org/10.1103/ztlg-j77l

2025-08-18
【研究成果速递】PNAS: 提出了广泛适用于各类扩散系统的赝共形映射

近日，理学院变换热学、统计物理与复杂系统研究中心黄吉平教授与合作者提出了一种基于“赝共形映射”（pseudo-conformal mapping）的普适几何框架，实现了对瞬态过程及多物理场耦合系统中扩散行为的精确调控。相关成果以“Controlling Transient and Coupled Diffusion with Pseudoconformal Mapping”为题，发表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [PNAS 122, e2511708122 (2025)]。扩散现象（如热扩散、物质扩散）是自然界和工程中的基本输运过程，对其时空行为的精准调控在芯片散热、生物医药、能源转换等前沿领域具有重要意义。然而，传统调控手段如变换理论，往往依赖于具有复杂各向异性参数的超构材料，而其他调控技术则多局限于稳态或单一物理场。因而，亟需发展一种摆脱各向异性材料限制，并能够适用于非稳态及多物理场耦合系统的通用扩散调控理论。针对上述挑战，研究团队提出了基于赝共形映射的设计思路。该方法通过线性变换与共形映射的逆Zhukovsky坐标变换，设计出“核-壳”结构。此时仅采用各向同性常规材料，便可实现对核区物理场（如温度梯度、热流密度）的增强或抑制，并确保功能结构与背景环境的无缝匹配，进而实现“隐身”等多种效应。该理论突破了传统局限，不仅适用于菲克第一定律（稳态扩散），还可推广到菲克第二定律（瞬态扩散）及多种多物理场耦合过程（如辐射-传导、对流-传导和热电耦合）。赝共形映射调控扩散流原理示意图。（A）扩散调控在芯片散热、药物释放与化学反应等领域的应用场景。（B）核心思想为：将虚拟空间中的特定几何形状（如椭圆）通过坐标映射变换为物理空间的目标形状（如圆），并通过调控核层和壳层的各向同性材料参数，实现对扩散场的精准调控，同时不干扰外部场分布。论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2511708122

2025-08-11
【研究成果速递】PRL: 提出普适热扩散不变量，开辟瞬态热调控新范式

近日，理学院变换热学、统计物理与复杂系统研究中心黄吉平教授与合作者在热超构材料领域首次提出并严格论证了“热扩散不变量”（Heat Diffusion Invariant）这一普适性物理概念，从根本上建立了热功能与材料属性之间的内在联系，解决了长期以来瞬态热超构材料精准、高效设计的核心难题。相关成果以“Heat Diffusion Invariant”为题，发表于Physical Review Letters [Phys. Rev. Lett. 135, 067103 (2025)]。在物理学中，不变量是揭示复杂系统背后深刻规律的基石，例如拓扑不变量被广泛用于对结构几何特征进行分类。然而，在功能层面，尤其是在热学领域，一直缺乏一个能够统一描述不同功能（如隔热、聚热、旋转热流等）的普适性不变量。传统的热超构材料设计方法，例如变换热学、散射相消法等，通常聚焦于特定功能与特定形状开展设计。由此所设计出的材料参数不仅复杂，而且彼此之间存在显著差异。特别是在应对瞬态（随时间变化）以及任意形状（自由曲面）的热调控问题时，这类方法会遭遇设计效率低下、材料实现难度大的双重困境。研究团队提出的热扩散不变量，巧妙地揭示了热扩散率与稳态温度场之间的内在关联。该不变量的数值统一了各类瞬态热学功能：所有能实现热“隐身”效果的器件（如热隐身衣、热聚集器）都拥有与背景环境相同的热扩散不变量值；而不变量值若发生改变，则会产生特定的热散射现象，即“热幻像”。基于此，团队建立了一种全新的正向设计范式：只需确定稳态下的热导率，便可通过该不变量直接、精确地解析出瞬态调控所需的体积热容，极大地提升了设计自由度和效率。基于该理论，团队成功设计并实验验证了一款仅由各向同性材料构成的自由曲面瞬态热隐身衣——这在以往被认为是极具挑战性的任务。这项成果不仅为热隐身、热幻像、热加密等新奇热现象的瞬态实现提供了简洁而精确的理论指导，也为解决热管理、新能源系统热控制等实际工程问题开辟了新路径。热扩散不变量的概念具备进一步拓展应用的潜力，可将其推广至其他扩散系统，例如流体渗透、颗粒扩散，甚至电荷输运等领域。可以预见，该概念有望在更为广泛的非平衡输运研究范畴内发挥作用。热扩散不变量概念图。(a)用于几何分类的拓扑亏格g; (b)用于功能分类的热扩散不变量λ; (c)扩散不变量的物理起源。论文网址：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/cny8-szn7

2025-08-11

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