李刚课题组介绍

  课题组长  
李刚,助理教授、研究员
通讯地址:上海市浦东新区华夏中路393号物质学院5号楼303G
电子邮件:ligang@shanghaitech.edu.cn
2009年毕业于德国波恩大学(Bonn University),获得凝聚态理论物理专业博士学位(导师:Prof. Hartmut Monien);后在德国Wuerzburg大学担任Werner Hanke教授的博士后研究助理,指导博士生两名。后与Giorgio Sangiovanni教授共同担任德国国家重点研究项目SFB 1170 ToCoTronics中的co-PI。2015年起在维也纳技术大学Karsten Held教授课题组中担任subgroup leader,指导博士生两名。于2017年1月起全职在上科大担任助理教授,独立研究员(PI)。 李刚博士近年的研究工作主要发表在Nature Communications, Phys. Rev. Lett., Scientific Report,Phys. Rev. B等SCI期刊上,部分工作被综合媒体报道,并被同行验证。
  研究兴趣  

新奇量子材料理论与模拟课题组主要研究由电子、自旋、自旋-轨道耦合及多粒子集体激发行为所导致的新奇量子现象。通过理论计算与模拟,我们希望能够找到复杂现象背后简单而深邃的物理机制,进而从理论上预言更多、性能更加优异的量子材料,同时为更有效的理解实验上观察到的物理现象提供有力的理论支持。


课题组的主要研究方向包括:

1.电子强关联效应导致的自发对称破缺、金属-绝缘体相变、非传统磁性等物理现象和材料

由电子库仑相互作用引发的金属-绝缘体相变是凝聚态物理学中的一个重要概念。课题组结合第一性原理和动力学平均场(包括动力学平均场的多种非局域扩展方法)重点研究强关联材料的电子和磁性性质。欢迎对电子强关联材料理论研究感兴趣的同学报考课题组。


2.由自旋-轨道耦合,对称性保护导致的非平庸能带兼并和反转,以及由此产生的拓扑绝缘体,DiracWeyl半金属等新型量子材料。

      量子拓扑材料是超越传统金属-绝缘体分类的一种新的物质状态。这一类材料的体态有和绝缘体类似的性质,电子的费米面位于导带和价带中间。但在它们的表面/边界上存在特殊的量子态,允许电子通过这些态穿过费米面。量子拓扑材料的研究是物理学近年来的重要科学前沿之一。课题组结合第一性原理计算方法和能带拓扑分析,以预言新材料和解释实验为主要研究目标,近年来在研究二维宽禁带量子霍尔效应绝缘体,三维拓扑绝缘体和Dirac半金属上取得了一系列成果。欢迎对拓扑量子态和第一性原理计算感兴趣的同学报考课题组。


3.量子多体理论的研究与扩展。



准确描述电子强关联材料是凝聚态理论物理的一个难点,发展高效准确的量子多体方法一直是凝聚态理论领域中的研究热点。课题组在多个不同的量子多体方法上均有深入研究,利用费曼图微扰展开发展出了一套能够同时描述电子局域相互作用和非局域涨落的理论方法。目前课题组已经开发的量子多体程序库中包括:动力学平均场(DMFT),动力学团簇方法(dynamical cluster approach),实空间团簇动力学平均场(cluster DMFT),对偶费米子方法(dual-fermion)parquet方法;连续时间蒙特卡洛(including both hybridization-expansion and interaction-expansion flavors)。欢迎对量子多体方法和数值模拟感兴趣的同学报考课题组。


  课题组开发程序包  
  课题组动态  

【交流访问】2017年7月1日-5日, UC San Diego教授Congjun Wu访问课题组,报告题目“Unconventional magnetism and spontaneous spin-orbit ordering”
【交流访问】2017年6月15日-16日,南京大学万贤刚教授访问课题组,报告题目“5d过渡金属氧化物奇异特性研究”

【交流访问】史武军目前在德国德累斯顿马普所访问

【春季学校】夏云悠悠将于325-49日在德国Juelich参加拓扑学春季学校培训

【交流访问】维也纳技术大学的博士生Petra Pudleiner将于47日起开始在我课题组交流访问半年
  发表文章  
# These authors contributed equally to this work.
* Corresponding author

1). F. Reis#, G. Li#, L. Dudy, M. Bauernfeind, S. Glass, W. Hanke, R. Thomale, J. Schäfer*, R. Claessen, Bismuthene on a SiC Substrate: A Candidate for a New High-Temperature Quantum Spin Hall Paradigm, Science, 29 June 2017, DOI: 10.1126/science.aai8142,

2). Liang Si, Oleg Janson, Gang Li*, Zhicheng Zhong, Zhaoliang Liao, Gertjan Koster and Karsten Held*, Quantum anomalous Hall state in ferromagnetic SrRuO3 (111) bilayers, Phys. Rev. Lett. (Accpetd 1 June 2017)

3). Gang Li*, Binghai Yan, Zhijun Wang, and Karsten Held. Topological Dirac semimetal phase in Pd and Pt oxides. Phys. Rev. B, 95, 035102 (2017)

4). Christian Platt, Gang Li, Mario Fink, Werner Hanke, Ronny Thomale, Evolution of superconducting gap anisotropy in hole-doped 122 iron pnictides, Physica status solidi (b) (2016), DOI:10.1002/pssb.201600350

5). Stefan Glass, Felix Reis, Maximilian Bauernfeind, Julian Aulbach, Markus Scholz, Florian Adler, Lenart Dudy, Gang Li, Ralph Claessen, and Joerg Schaefer, Atomic-Scale Mapping of Layer-By-Layer Hydrogen Etching and Passivation of SiC(0001) Substrates, J. Phys. Chem. C, 120 (19), pp 10361–10367 (2016)

6). Gang Li*, Nils Wentzell, Petra Pudleiner and Kasten Held. Efficient implementation of the parquet equations: Role of the reducible vertex function and its kernel approximation, Phys. Rev. B 93, 165103 (2016)

7). P. Pudleiner, T. Schaefer, D. Rost, G. Li, K. Held and N. Blümer, Momentum-space structure of the self-energy in the two-dimensional Hubbard model, Phys. Rev. B 93, 195134 (2016)

8). Gang Li*, Binghai Yan, Ronny Thomale, Werner Hanke, Topological nature and the multiple Dirac Cones in Bismuth high-Tc superconductors, Scientific Reports, 5, 10435 (2015)

9). Gang Li*, The hidden physics in the dual-fermion approach - a special case of a non-local expansion scheme, Phys. Rev. B 91, 165134 (2015)

10). Xin Zhang, Wei Wu, Gang Li, Lin Wen, Qing Sun, An-Chun Ji, Emergence of Quantum Nonmagnetic Insulating Phase in Spin-Orbit Coupled Square Lattices, NJP 17, 073076 (2015)

11). Stefan Glass, Gang Li, Florian Adler, Julian Aulbach, Andrzej Fleszar, Ronny Thomale, Werner Hanke, Ralph Claessen, Jörg Schäfer, Triangular Spin-Orbit-Coupled Lattice with Strong Coulomb Correlations: Sn Atoms on a SiC(0001) Substrate, Phys. Rev. Lett. 114, 247602 (2015)

12). Gang Li*, Werner Hanke, Giorgio Sangiovanni and Björn Trauzettel, Interacting weak topological insulators and their transition to Dirac semimetal phases, Phys. Rev. B 92, 235149 (2015)

13). Manuel Laubach, Ronny Thomale, Werner Hanke, Gang Li*, Competing magnetism, spin liquid candidate regime, and adiabatic cooling in the anisotropic triangular Hubbard model, Phys. Rev. B 91, 245125 (2015)

14). Gang Li*, A.E. Antipov, S. Kirchner, A.N. Rubtsov and Werner Hanke, Competing phases of the Hubbard model on triangular lattice -- insights from the entropy, Phys. Rev. B(R) 89, 161118 (2014)

15). A Barfuss, L Dudy, M R Scholz, H Roth, P H\"opfner, C Blumenstein, G Landolt, J H Dil, N C Plumb, M Radovic, A Bostwick, E Rotenberg, A Fleszar, G Bihlmayer, D Wortmann, G Li, W Hanke, R Claessen, J Schäfer, Elemental Topological Insulator with Tunable Fermi Level: Strained $\alpha$-Sn on InSb(001), Phys. Rev. Lett. 111(15), 157205 (2013)

16). Gang Li*, Philipp Höpfner, Christian Blumenstein, Sebastian Meyer, Aaron Bostwick, Eli Rotenberg, Jörg Schäfer, Ralph Claessen, and Werner Hanke, Magnetic order induced spectral weight redistribution in Sn/Si(111) surface systems, Nature Communication, 4:1620 (2013)

17). Jan Carl Budich, Ronny Thomale, Gang Li, Manuel Laubach, Shou-Cheng Zhang, Fluctuation-induced Topological Quantum Phase Transitions in Quantum Spin Hall and Quantum Anomalous Hall Insulators, Phys. Rev. B 86, 201407 (2012)

18). Gang Li* and Werner Hanke, An efficient treatment of the high-frequency tail of the self-energy function and its relevance for multi-orbital models, Phys. Rev. B 85, 115103 (2012)

19). Gang Li*, Manuel Laubach, Andrzej Fleszar and Werner Hanke, Germoetrical frustration and the competing phases of the Sn/Si(111) root3 x root3 R30 surface systems, Phys. Rev. B 83, 041104(R) (2011)

20). Thomas C. Lang, Martin Bercx, David Luitz, Gang Li, Fakher F. Assaad and Werner Hanke, Quantum Monte Carlo Studies of Strongly Correlated Electron Systems, High Performance Computing in Science and Enginerring, pp 503-516, Springer, 2010

21). Gang Li*, Werner Hanke, Alexei N. Rubtsov, Sebastian Bäse, and Michael Potthoff, Accessing thermodynamics from dynamical cluster-embedding approaches, Phys. Rev. B 80, 195118 (2009)

22). H. Hafermann, Gang Li, A. Rubtsov, A. Lichtenstein and H. Monien, Efficient Perturbation Theory for Quantum Lattice Models, Phys. Rev. Lett. 102, 206401 (2009)

23). Hunpyo Lee, Gang Li and Hartmut Monien, Hubbard model on the triangular lattice using dynamical cluster approximation and dual fermion methods, Phys. Rev. B 78, 205117 (2008)

24). Gang Li, Hunpyo Lee and Hartmut Monien, Determination of the lattice susceptibility within the dual fermion method, Phys. Rev. B 78, 195105 (2008)

25). LI Gang and TIAN Guang-Shan, Ferromagnetism in an Itinerant Electron Cluster, Commun. Theor. Phys. (Beijing China) 44 (2005) pp. 188-192

  本组成员  

Petra Pudleiner

量子多体理论

 

邮箱:pudleiner@ifp.tuwien.ac.at

史武军

拓扑材料计算

 

邮箱:shiwujun@shanghaitech.edu.cn

夏云悠悠

拓扑材料计算

 

邮箱:xiayyy@shanghaitech.edu.cn