研究简介
在电子及准粒子的非线性和非互易物性领域开展系统性研究，重点关注几何相位在非线性非互易现象中的作用，并以此为指导设计新型调控方案，取得以下重要成果：提出内禀非线性霍尔效应，进行详细的对称性分析，并以真实材料为例探讨其特征性质；提出一般的、基于统计力学的半经典量子化理论；提出磁四极矩和非互易的方向二向色性的微观理论，指出量子度规和贝里曲率在其中的作用，并在二维层状材料中探讨二者之间的关系；提出旋光调控手性材料的微观理论；基于自旋群对称性破缺给出新的反常霍尔效应的认识，并基于此分析其对磁序依赖的各向异性。相关成果发表于Nature、PRL、PNAS等期刊。
核心研究方向：
1.各种霍尔效应及其各向异性
2.非线性输运和非互易光学现象，如二阶霍尔效应，方向二向色性等
3.准粒子（如声子、磁振子、超导准粒子）中的几何相位及奇异物性
代表性论文
1.Y. Gao, S. A. Yang, and Q. Niu, Field induced positional shift of Bloch electrons and its dynamical implications. Phys.Rev.Lett. 112, 166601 (2014).
2.Y. Gao, S. A. Yang, and Q. Niu, Geometrical effects in orbital magnetic susceptibility. Phys. Rev. B 91, 214405 (2015).
3.Y. Gao and Q. Niu, Zero-field magnetic response functions in Landau levels. PNAS 114, 7295 (2017).
4.Y. Gao, D. Vanderbilt, and D. Xiao, Microscopic theory of spin toroidization in periodic crystals. Phys. Rev. B 97, 134423 (2018).
5.Y. Gao and D. Xiao, Nonreciprocal directional dichroism induced by the quantum metric dipole. Phys. Rev. Lett. 122, 227402 (2019).
6.Y. Gao, Y. Zhang, and D. Xiao, Tunable layer circular photogalvanic effect in twisted bilayers. Phys. Rev. Lett. 124, 077401 (2020).
7.S.-Y. Xu, et al., Spontaneous gyrotropic electronic order in a transition-metal dichalcogenide. Nature 578, 545 (2020).
8.C. Wang, Y. Gao, and D. Xiao, Intrinsic nonlinear Hall effect in antiferromagnetic tetragonal CuMnAs. Phys. Rev. Lett. 127, 277201 (2021).
9.W. Liang, et al., Berry-curvature engineering for nonreciprocal directional dichroism in two-dimensional antiferromagnets. Phys. Rev. Lett. 131, 256901 (2023).
10.Z. Liu, et al., multipolar anisotropy in anomalous Hall effect from spin-group symmetry breaking. Arxiv: 2408.08810 (2024) (accepted by PRX).
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