第３７卷第１期中国科学基金１０７·科学论坛·５ｄ电子材料新奇物性研究中的关键科学问题＊谷林１张庆华１于浦２南天翔３张余洋４郝亚楠５赖一楠５高鸿钧１南策文６＊＊１．中国科学院物理研究所，北京１００１９０２．清华大学物理系，北京１０００８４３．清华大学集成电路学院，北京１０００８４４．中国科学院大学物理科学学院，北京１０００４９５．国家自然科学基金委员会工程与材料科学部，北京１０００８５６．清华大学材料学院，北京１０００８３收稿日期：２０２２－０１－２１；修回日期：２０２２－０３－１１＊本文根据第２９８期“双清论坛”讨论的内容整理。通信作者，Ｅｍａｉｌ：ｃｗｎａｎ＠ｍａｉｌ．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ［摘要］基于国家自然科学基金委员会第２９８期“双清论坛”，本文介绍了５ｄ电子相关材料的新奇物性以及相关材料体系的研究意义，从理论、制备、表征、器件四个主要方向回顾了这一研究领域的研究现状以及面临的主要挑战，并进一步提出了亟需关注和解决的重要基础科学问题和重点研究方向。［关键词］功能材料；５ｄ电子；自旋轨道耦合；凝聚态物理材料中的新奇物性总是吸引着材料科学、凝聚态物理领域学者们的目光。近些年来，随着研究的深入，已经有越来越多５ｄ电子相关材料开始进入大家的视野。而大量此类新材料及其特有的新奇物性的问世，无疑不代表５ｄ电子材料是一个值得研究者们重视的研究方向。５ｄ电子因其径向分布函数的变化以及较强的自旋轨道耦合（ＳｐｉｎＯｒｂｉｔＣｏｕｐｌｉｎｇ，ＳＯＣ）效应，其性质显著区别于３ｄ或是４ｄ电子，为这一大类材料体系中众多新奇物性的出现提供了可能，其中部分物性甚至为５ｄ材料体系所独有。在目前已经发表的研究之中，众多理论上预言的新奇物性，如自旋霍尔效应、外尔半金属等，已经在５ｄ电子材料的相关体系中得到了实验的验证。此外，在ＬｉＯｓＯ３这一材料体系中，铁电金属的概念首次在实验上得以证实。同时，通过机器学习结合高通量计算的方法，也预言了５ｄ电子材料体系中的部分材料可能具有二维铁电效应等特殊物性，展现了这一材料体系在探索新南策文清华大学材料学院教授，中国科学院院士，发展中国家科学院院士。现任清华大学材料科学与工程研究院院长，兼任国际陶瓷联盟（ＩＣＦ）理事长、中国硅酸盐学会副理事长等。发表学术论文４００余篇，出版学术专著１部；获授权国家发明专利３０项。多次主持召开国际、国内学术会议，在...
