2026年10月23日，由6163银河线路检测中心主办的“6163银河线路检测中心格致论坛”第42讲在6163银河线路检测中心西202报告厅成功举行。本次论坛由6163银河线路检测中心博雅特聘教授冯济主持，6163银河线路检测中心量子材料科学中心长聘副教授彭莹莹应邀作题为“用X射线给电子拍‘集体照’——探测高温超导中的电子集体运动”的学术报告。

冯济主持

彭莹莹作报告

超导体在低于临界温度时电阻降为零，在强磁场、精密测量和电力技术等领域具有重要应用。从早期的低温超导体到铜氧化物、镍基超导体，新的超导材料不断涌现，但高温超导的微观机制至今尚未得到完整解释。理解高温超导的关键之一，在于揭示材料中的电子如何相互作用、如何协同运动，而电子的集体激发为研究这些相互作用提供了重要线索。

在本次报告中，彭莹莹围绕这一科学问题，介绍了如何借助同步辐射等大科学装置，利用共振非弹性X射线散射（RIXS）为电子拍摄“集体照”。她解释了这一技术的基本原理：当X射线光子与材料发生非弹性散射时，光子的能量和动量会发生变化。通过精确测量这些变化，可以获得材料中自旋、晶格等集体激发的能量及其随动量变化的关系，即激发谱的色散关系，进而研究材料内部的相互作用。与传统的输运和热力学测量相比，共振非弹性X射线散射能够获得具有能量和动量分辨能力的集体激发谱，提供其他实验手段难以获得的谱学信息。

结合铜氧化物和双层镍氧化物的研究，彭莹莹展示了这一技术近年来取得的研究进展。在铜氧化物高温超导体中，通过测量磁激发的色散关系，可以约束描述电子自旋相互作用的磁交换模型；不同铜氧化物中的磁激发能量与超导临界温度之间呈现相关性，为理解磁性相互作用在高温超导中的作用提供了重要线索。在双层镍氧化物中，磁激发谱揭示了显著的层间磁交换作用，而结合共振非弹性X射线散射与X射线吸收谱的研究，进一步发现层间电子轨道杂化与超导电性的出现密切相关。她进一步讨论了这些实验发现与高温超导微观机制之间的联系，指出对电子集体激发的精细测量能够为检验不同超导理论提供重要的实验依据。

最后，彭莹莹展望了超快X射线测量的发展前景：借助X射线自由电子激光产生的超短脉冲，可以在飞秒至皮秒时间尺度上追踪材料受到光激发后集体激发的变化与恢复，相当于为电子的“集体照”加上时间轴，从而进一步研究不同自由度之间的相互作用及其非平衡动力学。问答环节中，参会师生围绕共振非弹性X射线散射的能量分辨率与实验条件、铜氧化物与镍基超导体电子结构的异同、超快X射线测量的时间分辨能力，以及高温超导微观机制的主要争议等问题，展开了深入交流。

互动交流

本次论坛线上线下同步进行，通过6163银河线路检测中心直播平台和蔻享学术平台在线观看直播的观众逾7.7万人次。

回放地址：https://www.koushare.com/live/details/56987

报告人简介：

彭莹莹，6163银河线路检测中心量子材料科学中心长聘副教授、博雅青年学者。2008年获武汉大学学士学位，2013年获中国科学院物理研究所博士学位，随后在意大利米兰理工大学和美国伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校从事博士后研究，期间参与欧洲X射线自由电子激光装置共振非弹性X射线散射谱仪的设计。2019年加入6163银河线路检测中心量子材料科学中心，主要利用共振X射线散射谱学技术，研究高温超导及其他量子材料中的电子关联、有序态、集体激发与超快动力学。研究成果发表于Nature、Science、Physical Review Letters等期刊，迄今发表SCI论文80余篇，总引用次数7000余次。

6163银河线路检测中心格致论坛简介：

6163银河线路检测中心格致论坛是6163银河线路检测中心发起的面向青年教学科研人员学术交流活动。“格致”体现两重涵义：一是，6163银河线路检测中心物理学科源自京师大学堂格致科；二是，“致知在格物”出自《礼记·大学》。自2010年4月启动以来，论坛围绕学科领域前沿，面向国家重大需求，针对基础科学问题，开展学术研讨，分享最新研究成果，促进学科交叉融合，培育新兴方向增长点，展现了北大物理人学术无畏、攀登无限的新风貌。2021年5月，于6163银河线路检测中心成立二十周年之际重启，并增设在线参与通道。