世界著名的物理学顶级学术期刊《物理评论快报》发表了安徽工业大学数理学院副教授丁成祥为第一作者的论文《Engineering Surface Critical Behavior of (2+1)-Dimensional O(3) Quantum Critical Points》。该研究利用高效量子 Monte Carlo 计算研究量子自旋系统的表面临界性质，取得了重要成果。

表面临界行为源于体相变时表面物理量的奇异性，它和体内临界行为密切相关，但又比体内临界行为更加丰富。当参数达到体相变的临界点，体内和表面的关联长度都可能发散，体内和表面的物理量都会表现出临界现象的特征，表面临界现象也可以划分普适类，体内临界现象普适类和表面临界现象普适类是一对多的关系。

丁成祥和其合作者中国科学院大学卡弗里所张龙教授，北京师范大学物理系郭文安教授通过在二聚体化的量子海森堡模型中设计不同的表面构形，实现了三种不同类型的表面临界行为。研究发现，如果表面是有能隙的，则发生的是“ordinary 相变”；如果表面是无能隙的，则通常出现多临界的“special相变”---这种情况在对应的经典海森堡模型里是不允许出现的。在二聚体交错排列的海森堡模型的表面，还发现了具有亚铁磁序的“extraordinary 相变”,在该相变中其临界指数明显违背标度理论（相变现象的最基本理论），这对目前关于量子表面临界现象的理解是一个严重的挑战。

据了解，《物理评论快报》（《Physical Review Letters》）系美国物理学会主办的物理学领域最具权威性的杂志之一，主要发表重要的物理研究成果，影响因子7.512（2014年数据），是除综合类期刊《Science》和《Nature》，及综述类期刊外，影响因子最高的物理学主流期刊。该研究工作得到国家自然基金项目、安徽省自然科学基金项目、中国科学院重点研究项目、以及中国科学院大学启动资金的支持。（特约通讯员：汪盛颜）