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祝贺刘恺校友当选美国科学促进会会士

20191126日,我校1989届校友、乔治城大学物理学系McDevitt讲座教授刘恺当选为2019年美国科学促进会会士。

美国科学促进会(AAAS)成立于1848年,是全球最大的科学和工程学协会,也是《科学》系列顶级科研期刊的主办者、出版者,下设24个专业分会,涉及自然科学和社会科学等各个领域,在91个国家拥有超过12万名会员。会士(Fellow)是该学会颁发给会员的最高荣誉,遴选程序严格。自1874年开始,AAAS每年根据学术影响及科学贡献从各领域推选优秀的科学家,授予“美国科学促进会会士”这一终身荣誉,以表彰他们在推进科学进步或其应用方面的杰出贡献。

刘恺因其在纳米磁学和自旋电子学领域做出的出色工作,特别是对磁性材料和纳米结构的研究而当选。他是今年从AAAS物理学部选出的27位会士之一,其中还包括诺贝尔奖获得者Arthur McDonald,沃尔夫奖得主Albert Libchaber,及超弦理论的大师Edward Witten.

1983-1989年,刘恺在金陵中学度过了中学时光。金中严谨教学、厚待学生的氛围和全面培养学生素质,对刘恺有潜移默化的深远影响。1989年,刘恺进入南京大学物理系学习。受当物理教授的父亲的影响,自幼就浸润在浓郁学习氛围中的刘恺,真正开始探索物理世界。大学阶段,他收获了各种奖项,其中最重要的是由著名物理学家吴健雄设立并命名的大学实验物理奖,还遇到了影响他一生的约翰霍普金斯大学钱嘉陵教授。其后被霍普金斯大学录取为研究生,赴美开始科研生涯,1998年在美国约翰霍普金斯大学获得物理学博士学位。

当时刘恺加入的钱嘉陵教授实验组正在研究磁性纳米材料,并开展自旋电子学的早期工作。其核心课题之一是磁电阻效应。早期的实验中电子的迁移基本都是在薄膜面内沿水平方向的,而垂直于层面沿薄膜厚度方向的电输运虽更能反映电子自旋输运的特性并有极大的应用价值,但电阻值在薄膜体系中小到无法测量,这是世界级的难题。刘恺读博的第一个课题就选择这个挑战。他在研究中积极创新,利用纳米线极其细小的横截面克服了电阻测量的困难,成功硏究了这一新颖体系中的巨磁电阻效应,成为垂直巨磁电阻的经典实验之一。其后刘恺在半金属铋的研究中,开创了用电化学沉积制备高质量纳米线和薄膜的方法,实现了比巨磁阻还要大几个数量级的超大磁电阻效应,并获得两项美国发明专利。这一系列工作推进了对磁电阻和磁电子学器件的理解和应用。

2001年刘恺加入加州大学戴维斯分校,建起了一流的团队和实验室,在纳米磁学领域做出了一系列出色工作。他发展了利用一级磁反转曲线来详细研究纳米磁铁的方法,这一创新被磁学界广泛接受,也被工业界采用,大大提高了磁记录材料表征和优化的效率。

凝聚态物理和材料科学的一个新兴前沿课题是具有拓扑保护属性的磁性斯格明子。早期发现的斯格明子相只存在于接近绝对零度的低温下,并需在外加强磁场下才能稳定。刘恺团队成功实现了室温下、零磁场条件下稳定的磁性斯格明子。这一体系为研究斯格明子的拓扑特性及其应用提供了一个全新的理想平台,2015年在《自然通讯》发表后受到了很大的关注。

2017年刘恺团队与加州大学洛杉矶分校王康隆团队、加州大学尔湾分校夏晶团队、斯坦福大学张首晟团队共同在《科学》杂志上报道了手性马约拉纳费米子的发现。这一粒子具有极其独特的性质:本身为自己的反粒子,是“正反同体”的“天使粒子”。该发现破解了物理学界探索了80年的难题。多位顶尖物理学家认为,“天使粒子”的出现让科学家终于找到了绝佳的量子计算机材料,将大幅提升现有计算速度和效率,进而引发人工智能等行业的深刻变革,是一项里程碑式发现。该工作被中国科学院、中国工程院两院院士评为2017年度世界十大科技进展之一。

刘恺多次担任代表磁学界最高水平、最大规模的磁学和磁性材料国际会议(MMM)及国际磁学会议(Intermag)的组织筹备工作,包括出任2016年新奥尔良MMM会议主席。他还是国际纯粹与应用物理学联合会(IUPAP)磁学委员会的秘书长。刘恺曾荣获2005年美国斯隆研究奖(Alfred P. Sloan Research Fellowship), 并当选为英国物理学会 (Institute of Physics) ,美国物理学会(AmericanPhysical Society)及电气和电子工程师协会(IEEE) 的会士(Fellow)2018年,刘恺转赴乔治城大学物理系任McDevitt讲座教授。

 


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