伴隨著一系列新技術(shù)、新材料和新器件的產(chǎn)生，凝聚態(tài)物理在當(dāng)今世界的高新科技領(lǐng)域越來(lái)越起著關(guān)鍵性的不可替代作用，在我國(guó)更有一批優(yōu)秀的科研人員在這一領(lǐng)域苦心鉆研、默默付出，中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院的姚道新教授就是這樣的一位。

姚道新教授于浙江大學(xué)獲得物理學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位，并具有多年的海外教育科研經(jīng)歷，2003年至2007年曾在美國(guó)波士頓大學(xué)作為研究助理研究強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)中的磁性及其關(guān)聯(lián)問(wèn)題及量子自旋系統(tǒng)的新奇相變等：2007年至2009年在美國(guó)普渡大學(xué)作為博士后研究員展開(kāi)獨(dú)立的研究工作：2009年9月至12月在美國(guó)田納西大學(xué)與橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究鐵基超導(dǎo)體的磁性、軌道特性，量子自旋系統(tǒng)。2009年12月姚道新教授入駐中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院以來(lái)，作為關(guān)聯(lián)電子理論研究方向的學(xué)科帶頭人，展開(kāi)了活躍的科學(xué)研究活動(dòng)，并在學(xué)科建設(shè)、團(tuán)隊(duì)搭建、學(xué)術(shù)交流方向已取得了諸多成績(jī)，并于2010年入選廣東省千百十人才工程，2011年入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃。

科研方面，在數(shù)十年的探索研究中，姚道新教授在凝聚態(tài)理論和統(tǒng)計(jì)物理尤其是關(guān)聯(lián)電子體系的磁性研究方面取得一系列突破，在探索物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、研究理論模型、尋找新的物質(zhì)相等方面做出了重要貢獻(xiàn)，迄今發(fā)表多篇高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文，回國(guó)后已發(fā)表20余篇，包括Nature Physics，Nature Communications Physical Review Letters等國(guó)際著名刊物。論文被多次引用，包括Nature、Science、美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)CMMP2010報(bào)告等。

攻堅(jiān)量子自旋系統(tǒng)

在銅氧化物、IPA-CuCI、鎳氧化物、氧化錳等磁性材料中，金屬離子常常形成各種維度的量子自旋系統(tǒng)，產(chǎn)生各種有趣的量子現(xiàn)象。通過(guò)調(diào)節(jié)溫度、摻雜、外場(chǎng)、壓力等實(shí)驗(yàn)手段能夠調(diào)控量子自旋系統(tǒng)，得到感興趣的量子物質(zhì)狀態(tài)，繼而促進(jìn)新的量子多體理論的產(chǎn)生和發(fā)展，解釋和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

姚道新教授在研究準(zhǔn)二維量子自旋系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)了磁化率和結(jié)構(gòu)因子的普適規(guī)律，可以方便地計(jì)算層與層之間的相互作用耦合強(qiáng)度：通過(guò)研究二維量子無(wú)序自旋系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典統(tǒng)計(jì)中的Harris指標(biāo)不成立，解決了長(zhǎng)期困擾的學(xué)術(shù)問(wèn)題，有關(guān)工作被歐洲物理快報(bào)證實(shí)和報(bào)道：研究了多軌道量子海森堡模型，通過(guò)調(diào)控洪特相互作用和不同軌道間的自旋相互作用，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)演化出各種奇妙的、在單軌道自旋模型中不存在的磁有序，例如隱藏的條紋相、棋盤相和搖擺相等。姚道新教授的這一系列成果在量子磁性、統(tǒng)計(jì)物理和材料研究中具有重要的意義，成果論文已被多次引用，并在重要會(huì)議上宣讀。

拓新三角Kagome系統(tǒng)磁性研究

當(dāng)格點(diǎn)系統(tǒng)存在三角結(jié)構(gòu)時(shí)，比如三角格點(diǎn)和Kagome格點(diǎn)，由于自旋阻挫相互作用的存在，近鄰自旋的取向會(huì)變得“不知所措”，從而導(dǎo)致系統(tǒng)基態(tài)呈現(xiàn)很強(qiáng)的簡(jiǎn)并性，這就是所謂的幾何阻挫系統(tǒng)。對(duì)于二維格點(diǎn)系統(tǒng)，能獲得系統(tǒng)的精確解，是學(xué)者們夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。

姚道新教授在此方面對(duì)該格點(diǎn)體系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，包括該格點(diǎn)的英文名稱Triangular Kagome Lattice的取名。該格點(diǎn)結(jié)構(gòu)首先在材料中發(fā)現(xiàn)，銅離子構(gòu)成一種新的幾何結(jié)構(gòu)一在Kagome格點(diǎn)的三角基元上嵌套一個(gè)小三角，每個(gè)三角格點(diǎn)上都具有自旋。2007年開(kāi)始，他對(duì)該格點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)和深入地研究，在二維幾何阻挫系統(tǒng)一三角Kagome系統(tǒng)的磁性研究上取得一系列成果。首先獲得了三角Kagome格點(diǎn)上的伊辛模型、量子加伊辛模型、二聚體模型的精確解：給出了零溫熵，計(jì)算了磁化率、比熱，得到了外加磁場(chǎng)下體系的豐富相圖，發(fā)現(xiàn)了具有拓?fù)湫再|(zhì)的閉路氣體相和電單級(jí)相，給實(shí)驗(yàn)研究提供了分析依據(jù)。

該方面論文發(fā)表后，被領(lǐng)域內(nèi)專家給予了高度的評(píng)價(jià)，在幾何阻挫系統(tǒng)、精確解領(lǐng)域產(chǎn)生了很大的影響。精確解可以給統(tǒng)計(jì)物理、計(jì)算物理、化學(xué)、以及實(shí)驗(yàn)物理提供基準(zhǔn)性的測(cè)試平臺(tái)，有關(guān)論文還被收入統(tǒng)計(jì)物理精確解領(lǐng)域的著名專家、美國(guó)東北大學(xué)伍法岳教授的綜述文章里：所做的“幾何阻挫系統(tǒng)一三角Kagome格子上的自旋系統(tǒng)和精確解”的精彩學(xué)術(shù)報(bào)告，已放到中國(guó)最大的中文學(xué)術(shù)視頻網(wǎng)站。

發(fā)展關(guān)聯(lián)電子材料磁性研究

近年來(lái)，由于在銅氧超導(dǎo)體、鐵基超導(dǎo)體、錳氧化物、磁性半導(dǎo)體研究中的突破性進(jìn)展，引發(fā)了人們對(duì)關(guān)聯(lián)電子材料的研究熱潮。對(duì)這些體系中的磁有序和自旋動(dòng)力學(xué)的研究成為重要的科學(xué)前沿課題。

姚道新教授在系統(tǒng)地研究鐵基超導(dǎo)材料中的磁有序中，提出和改進(jìn)了描述磁性的二維、三維自旋模型，和中子散射實(shí)驗(yàn)學(xué)家合作發(fā)現(xiàn)該類材料具有三維磁性特征，層內(nèi)相互作用具有強(qiáng)烈的各向異性：探索了新發(fā)現(xiàn)的AFeSe類超導(dǎo)體的磁性，做出了理論描述：指出磁有序?qū)е碌蜏亟欠直媛使怆娮幼V呈現(xiàn)各向異性：通過(guò)發(fā)展實(shí)空間的Hubbard模型平均場(chǎng)方法發(fā)現(xiàn)鐵基超導(dǎo)體中存在自旋電荷的條紋相和向列相。他還提出量子臨界相和磁有序相在高能情況下的磁激發(fā)呈現(xiàn)高度相似性，解釋了很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這方面的研究成果獲得了領(lǐng)域內(nèi)很高的認(rèn)可，其中一個(gè)評(píng)價(jià)為“一個(gè)非常令人吃驚的結(jié)果最近被發(fā)現(xiàn)，那就是x和y方向的強(qiáng)烈各向異性。這些結(jié)果需要全新的微觀機(jī)制去理解”。相關(guān)成果在美國(guó)物理學(xué)年會(huì)上宣讀，引起了較大反響；其中二篇論文的引用數(shù)超過(guò)100次。姚道新教授在磁有序方面的工作在關(guān)聯(lián)電子的磁性研究中產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，已引起國(guó)際同行的高度關(guān)注，并于2011年受邀擔(dān)任Frontiers of Physics刊物紀(jì)念超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)100周年?？奶丶s編輯，于2012年擔(dān)任該刊物的編委。

提出二維量子自旋系統(tǒng)電學(xué)控制

姚道新教授還在量子自旋系統(tǒng)的電學(xué)調(diào)控方面做了進(jìn)一步的研究工作。他和合作者研究了拓?fù)浣^緣體的表面磁性離子摻雜問(wèn)題，因?yàn)楸砻嫔系碾娮邮芡負(fù)浔Ｗo(hù)而成為巡游電子，可以為磁性雜質(zhì)問(wèn)形成一種被稱作RKKY的自旋相互作用，并有可能產(chǎn)生反常量子霍爾效應(yīng)。他們研究得到了磁雜質(zhì)問(wèn)的長(zhǎng)程RKKY相互作用的解析表達(dá)式，提出通過(guò)電學(xué)的方法來(lái)調(diào)控自旋相互作用的大小和方向，這為研究二維量子自旋系統(tǒng)提供了一個(gè)干凈的、可調(diào)控的研究平臺(tái)。關(guān)于RKKY相互作用的精確形式解已被用來(lái)討論各種拓?fù)浣^緣體和石墨烯表面的磁性相互作用，得到了其他方法的證實(shí)。他們關(guān)于反常量子霍爾效應(yīng)的預(yù)測(cè)，也與最近的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。

此外，姚道新教授和合作者也探索了量子自旋系統(tǒng)在量子信息中的應(yīng)用，研究了一維量子自旋鏈和量子點(diǎn)之間的耦合系統(tǒng)，探討了量子相變和量子退相干的關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一維自旋鏈發(fā)生量子相變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)經(jīng)歷一個(gè)量子退相干到經(jīng)典退相干的突然變化。這是在理論上首次通過(guò)自旋系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)量子相變和量子退相干的直接關(guān)聯(lián)，對(duì)實(shí)現(xiàn)固態(tài)量子計(jì)算提供了重要的參考。

建設(shè)高精學(xué)科

在科研團(tuán)隊(duì)方面，姚道新教授在中山大學(xué)已建立起一支朝氣蓬勃的研究隊(duì)伍，有多名研究生和高年級(jí)本科生加入，包括數(shù)名免推直博生。他們對(duì)該方向都充滿熱情，其中所指導(dǎo)的一名本科生在歐洲物理刊物European Physical Journal B發(fā)表論文一篇，多名學(xué)生在海內(nèi)外的重要學(xué)術(shù)會(huì)議做學(xué)術(shù)報(bào)告，5名研究生獲得中山大學(xué)“芙蘭”獎(jiǎng)學(xué)金?，F(xiàn)今團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、科技部973項(xiàng)目、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃、博士點(diǎn)基金、中山大學(xué)青年教師重點(diǎn)培育項(xiàng)目等，并在光電材料與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室參與負(fù)責(zé)物理化學(xué)交叉項(xiàng)目的磁性研究工作。在教學(xué)方面，姚道新教授嚴(yán)格認(rèn)真，勇于創(chuàng)新，受到學(xué)生的好評(píng)。

在學(xué)術(shù)交流方面，姚道新教授積極邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外著名科學(xué)家到中山大學(xué)講學(xué)，開(kāi)展合作研究，包括美國(guó)科學(xué)院院士Patrick Lee教授、波士頓大學(xué)Anders Sandvik教授、香港科大吳大琪教授、南京大學(xué)聞?；⒔淌?、復(fù)旦大學(xué)封東來(lái)教授等。姚道新教授還負(fù)責(zé)承辦了第12屆國(guó)際凝聚態(tài)理論與計(jì)算材料學(xué)會(huì)議、第3屆計(jì)算物理會(huì)議一關(guān)聯(lián)量子體系計(jì)算方法研討會(huì)，協(xié)助組織了中國(guó)物理學(xué)會(huì)2012年秋季學(xué)術(shù)會(huì)議、粵港物理學(xué)研討會(huì)等重要會(huì)議，有力地促進(jìn)了華南地區(qū)相關(guān)學(xué)科的交流和發(fā)展。