Чжан Шоучэ́н ( кит. упр. 张首晟 , пиньинь Zhāng Shǒuchéng , 15 февраля 1963 — 1 декабря 2018 ) — американский физик китайского происхождения, один из основоположников нового направления физики конденсированного состояния — физики топологических изоляторов . Член Национальной академии наук США (2015) , иностранный член Китайской академии наук (2013) .

Биография

Чжан родился в 1963 году в Шанхае в семье инженеров. Практически пропустив обучение в старших классах школы, уже в 1978 году он поступил в Фуданьский университет , а в 1980 году отправился на учёбу в Свободный университет Берлина , где получил диплом физика в 1983 году. Затем он переехал в США и поступил в аспирантуру Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук , где в 1987 году защитил докторскую диссертацию по супергравитации под руководством . К этому времени по совету Янг Чжэньнина Чжан переключился на физику конденсированного состояния , начав работу в этом направлении под началом . С 1987 по 1989 год он работал постдоком в группе Дж. Роберта Шриффера в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре , затем в исследовательском центре IBM в Сан-Хосе , а в 1993 году присоединился к физическому факультету Стэнфордского университета , где трудился до конца жизни (сначала доцентом, а с 2004 года — профессором). В 2003 году Чжан стал содиректором IBM-Stanford Center for Spintronics Science and Application Center . В 2013 году он стал сооснователем компании DHVC , которая занимается венчурным финансированием технологических стартапов .

Жена Чжана Барбара, с которой он был знаком с детства, работала программистом в компании IBM. У них было двое детей — Брайан и Стефани.

1 декабря 2018 года, после периода депрессии и бессонницы, учёный покончил с собой.

Научная деятельность

Работы Чжана посвящены физике конденсированного состояния . В конце 1980-х годов он разработал модель дробного квантового эффекта Холла , основанную на эффективной теории поля .

Позже его теоретические исследования позволили выявить ряд ключевых особенностей так называемых топологических изоляторов , в частности так называемую инверсию запрещённой зоны ( англ. band inversion ), которая при определённых условиях переводит обычный изолятор в топологический. Он также предложил классификацию топологических изоляторов. В 2006 году Чжан с соавторами предсказал топологический фазовый переход в квантовых ямах на основе полупроводника теллурида ртути и в следующем году принял участие в экспериментальном подтверждении данного предсказания. Проводимость поверхностного слоя этого первого топологического изолятора обусловлена .

В последние годы Чжан исследовал возможность наблюдения в топологических системах так называемых майорановских фермионов . Согласно его предположению, такие экзотические квазичастицы могут наблюдаться на поверхности топологических сверхпроводников , находящихся в контакте с другими топологическими изоляторами — на основе . В работах группы Чжана изучалась возможность использования таких майорановских состояний для проведения эффективных квантовых вычислений .

Избранные публикации

• Zhang S.-C., Hansson T.H., Kivelson S. Effective-Field-Theory Model for the Fractional Quantum Hall Effect // Physical Review Letters . — 1989. — Vol. 62. — P. 82-85. — doi : .
• Zhang S.-C. A Unified Theory Based on SO(5) Symmetry of Superconductivity and Antiferromagnetism // Science . — 1997. — Vol. 275. — P. 1089-1096. — doi : .
• Bernevig B.A., Zhang S.-C. Quantum Spin Hall Effect // Physical Review Letters. — 2006. — Vol. 96. — P. 106802. — doi : .
• Bernevig B.A., Hughes T.L., Zhang S.-C. Quantum Spin Hall Effect and Topological Phase Transition in HgTe Quantum Wells // Science. — 2006. — Vol. 314. — P. 1757-1761. — doi : .
• König M., Wiedmann S., Brüne C., Roth A., Buhmann H., Molenkamp L.W., Qi X.-L., Zhang S.-C. Quantum Spin Hall Insulator State in HgTe Quantum Wells // Science. — 2007. — Vol. 318. — P. 766-770. — doi : .
• Qi X.-L., Hughes T.L., Zhang S.-C. Topological field theory of time-reversal invariant insulators // Physical Review B . — 2008. — Vol. 78. — P. 195424. — doi : . — arXiv : .
• Zhang H., Liu C.-X., Qi X.-L., Dai X., Fang Z., Zhang S.-C. Topological insulators in Bi2Se3, Bi2Te3 and Sb2Te3 with a single Dirac cone on the surface // Nature Physics . — 2009. — Vol. 5. — P. 438–442. — doi : .
• Qi X.-L., Zhang S.-C. Topological insulators and superconductors // Reviews of Modern Physics . — 2011. — Vol. 83. — P. 1057–1110. — doi : . — arXiv : .

Награды

• Стипендия Гуггенхайма (2007)
• Премия Гумбольдта (2009)
• Премия Еврофизика (2010)
• Медаль Дирака (2012)
• Премия Оливера Бакли (2012)
• Премия по фундаментальной физике (2013)
• В 2014 году медиакомпания « Thomson Reuters » включила Чжан Шоучэна в свой список наиболее вероятных кандидатов на получение Нобелевской премии
• Медаль Бенджамина Франклина (2015)

Примечания

Литература

• Kivelson S. Shoucheng Zhang (1963–2018) // Nature . — 2019. — Vol. 565. — P. 568. — doi : .
• Memorial Volume for Shoucheng Zhang / ed. B. Lian, C. X. Liu, E. Demler, S. Kivelson, X. Qi. — World Scientific, 2021. — doi : .

Ссылки

• Castelvecchi D. Topological-physics pioneer Shoucheng Zhang dies // Nature. — 8 Dec. 2018. — doi : .