基本信息
郭爱敏，理学博士，

研究员，博士生导师，

哈尔滨工业大学物理系

联系方式

Email：amguo@hit.edu.cn

地 址：哈尔滨市南岗区西大直街92号

哈尔滨工业大学理学楼

邮 编：150001

招生信息

欢迎各位同学加入本课题组。

我的新闻
教育经历

2000.09 - 2004.06，中南大学/理学学士2004.09 - 2007.05，中南大学/理学硕士2007.09 - 2010.06，南京大学/理学博士
工作经历

2010.06 - 2011.04，浙江工业大学/讲师2011.04 - 2011.10，加州州立大学北岭分校/博士后2011.10 - 2015.01，中国科学院物理研究所/博士后2015.01 - 至今， 哈尔滨工业大学/研究员
研究领域

本人从事凝聚态理论方面的研究工作，具体研究方向包括：

纳米体系、介观体系的量子输运理论；DNA、蛋白质等生物分子的自旋输运理论；低维无序系统的局域化现象和金属-绝缘体转变。 目前，本人已发表28篇SCI论文，其中第一作者SCI论文有16篇。第一作者SCI论文包括1篇美国科学院院刊PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)，1篇Physical Review Letters和9篇Physical Review B (E)。过去取得的主要学术成果概括如下：

首次提出全新模型描述了DNA分子的自旋输运性质，完美地解说了双螺旋DNA分子作为电子自旋过滤器的实验现象。我们考虑将单个DNA分子接在一维非磁性金属电极之间而形成三明治结构，理论计算结果表明：(1) 双螺旋DNA分子是高效的电子自旋过滤器，这是由自旋-轨道耦合、螺旋结构和退相干共同作用而产生的；(2) 双螺旋DNA分子的自旋过滤效率随着分子长度变长而增大；当双螺旋DNA分子长度为27纳米（包含80个碱基对）时，电子自旋极化率达到60%以上；(3) 单链螺旋DNA分子不能过滤电子自旋。这一研究成果完美地解说了近来发表在Science 和Nano Letters等期刊上的所有实验结果，阐明了双螺旋DNA分子作为电子自旋过滤器的物理机制，为将来进一步设计DNA分子自旋器件奠定了理论基础。另外，我们还研究了门电压、DNA序列和分子-电极接触等因素对双螺旋DNA分子自旋输运性质的影响，并预言了一些新物理现象。提出全新模型描述了单链螺旋分子的自旋输运性质，解释了具有单链螺旋结构的蛋白质分子作为电子自旋过滤器的实验现象。我们考虑将单个单链螺旋分子接在两个一维非磁性电极之间，数值计算结果表明：(1) α-型单链螺旋蛋白质分子是很好的电子自旋过滤器，这是自旋-轨道耦合、螺旋结构和电子的长程跃迁共同作用的结果；(2) 单链螺旋DNA分子不能有效地过滤电子自旋。这项研究成果解释了近来发表在PNAS和Science上的实验结果，阐明了单链螺旋分子能够成为电子自旋过滤器的物理机制，为将来进一步设计单链螺旋分子自旋器件奠定了理论基础。研究了各种DNA分子及其衍生物的电荷输运性质以及真实DNA序列的统计特性。(1) 首次提出模型描述了G4-DNA分子的电荷输运性质，预言G4-DNA分子的电荷输运能力优于双螺旋DNA分子，这一结果被第一性原理计算和近来发表在Nature子刊上的实验所证实。(2) 发现骨架无序能明显增强DNA分子的电荷输运能力，并引起半导体-金属转变现象。当骨架无序较弱时，DNA分子呈现出半导体行为；当骨架无序较强时，DNA分子呈现出金属行为。这一结果解释了为什么DNA分子会表现出不同输运行为的实验现象。(3) 具有序列长程关联效应的DNA分子具有较好的电荷输运能力，而人类染色体DNA分子的统计性质不满足单参数标度理论。标度理论是物理学领域一个非常重要的理论，该理论指出：一维和二维无序系统中的所有电子态都是绝缘体态，并且其标度函数均小于0。我们研究了低维无序系统的局域化现象，理论计算结果突破了该标度理论：(1) 首次提出随机二元层模型，发现当层内的在位能和跃迁积分存在短程关联时，该无序系统会出现一个连续的金属能带，并且可以给出严格精确的迁移率边；(2) 二维准周期系统可以出现金属态，并且其标度函数可以达到1；(3) 当准一维无序系统的在位能存在长程关联效应时，该系统会出现扩展的电子态。
代表性论文

Ai-Min Guo and Qing-feng Sun, Spin-dependent electron transport in protein-like single-helical molecules, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 111, 11658-11662 (2014). (pdf)Ai-Min Guo, E. Diaz, C. Gaul, R. Gutierrez, F. Dominguez-Adame, G. Cuniberti, and Qing-feng Sun, Contact effects in spin transport along double-helical molecules, Physical Review B 89, 205434 (2014). (pdf)Ai-Min Guo, X. C. Xie, and Qing-feng Sun, Delocalization and scaling properties of low-dimensional quasiperiodic systems, Physical Review B 89, 075434 (2014). (pdf)Zhi-qiang Bao, Ai-Min Guo, and Qing-feng Sun, Orbital Kondo effect in a parallel double quantum dot, Journal of Physics: Condensed Matter 26, 435301 (2014). (pdf)Ai-Min Guo, Shi-Jie Xiong, X. C. Xie, and Qing-feng Sun, Universal scheme to generate metal-insulator transition in disordered systems, Journal of Physics: Condensed Matter 25, 415501 (2013). (pdf)Ai-Min Guo and Qing-feng Sun, Sequence-dependent spin-selective tunneling along double-stranded DNA, Physical Review B 86, 115441 (2012). (pdf)Ai-Min Guo and Qing-feng Sun, Enhanced spin-polarized transport through DNA double helix by gate voltage, Physical Review B 86, 035424 (2012) (Selected as Kaleidoscope). (pdf)Ai-Min Guo and Qing-feng Sun, Spin-Selective Transport of Electrons in DNA Double Helix, Physical Review Letters 108, 218102 (2012). (pdf)Ai-Min Guo and Shi-Jie Xiong, Suppression of localization in a two-leg ladder model with correlated binary disorder, Physical Review B 83, 245108 (2011). (pdf)Ai-Min Guo, Zhi Yang, Hong-Jun Zhu, and Shi-Jie Xiong, Influence of backbone on the charge transport properties of G4-DNA molecules: a model-based calculation, Journal of Physics: Condensed Matter 22, 065102 (2010). (pdf)Ai-Min Guo and Shi-Jie Xiong, Effects of contact and efficient charge transport in G4-DNA molecules, Physical Review B 80, 035115 (2009). (pdf)Ai-Min Guo and Shi-Jie Xiong, Violation of the single-parameter scaling hypothesis in human chromosome 22 with charge transfer models, Physical Review E 79, 041924 (2009). (pdf)Ai-Min Guo, Shi-Jie Xiong, Zhi Yang, and Hong-Jun Zhu, Enhancement of transport in DNA-like systems induced by backbone disorder, Physical Review E 78, 061922 (2008). (pdf)Ai-Min Guo, Long-range correlation and charge transfer efficiency in substitutional sequences of DNA molecules, Physical Review E 75, 061915 (2007). (pdf)

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研究领域

本人从事凝聚态理论方面的研究工作，具体研究方向包括：

纳米体系、介观体系的量子输运理论；DNA、蛋白质等生物分子的自旋输运理论；低维无序系统的局域化现象和金属-绝缘体转变。 目前，本人已发表28篇SCI论文，其中第一作者SCI论文有16篇。第一作者SCI论文包括1篇美国科学院院刊PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)，1篇Physical Review Letters和9篇Physical Review B (E)。过去取得的主要学术成果概括如下：

首次提出全新模型描述了DNA分子的自旋输运性质，完美地解说了双螺旋DNA分子作为电子自旋过滤器的实验现象。我们考虑将单个DNA分子接在一维非磁性金属电极之间而形成三明治结构，理论计算结果表明：(1) 双螺旋DNA分子是高效的电子自旋过滤器，这是由自旋-轨道耦合、螺旋结构和退相干共同作用而产生的；(2) 双螺旋DNA分子的自旋过滤效率随着分子长度变长而增大；当双螺旋DNA分子长度为27纳米（包含80个碱基对）时，电子自旋极化率达到60%以上；(3) 单链螺旋DNA分子不能过滤电子自旋。这一研究成果完美地解说了近来发表在Science 和Nano Letters等期刊上的所有实验结果，阐明了双螺旋DNA分子作为电子自旋过滤器的物理机制，为将来进一步设计DNA分子自旋器件奠定了理论基础。另外，我们还研究了门电压、DNA序列和分子-电极接触等因素对双螺旋DNA分子自旋输运性质的影响，并预言了一些新物理现象。提出全新模型描述了单链螺旋分子的自旋输运性质，解释了具有单链螺旋结构的蛋白质分子作为电子自旋过滤器的实验现象。我们考虑将单个单链螺旋分子接在两个一维非磁性电极之间，数值计算结果表明：(1) α-型单链螺旋蛋白质分子是很好的电子自旋过滤器，这是自旋-轨道耦合、螺旋结构和电子的长程跃迁共同作用的结果；(2) 单链螺旋DNA分子不能有效地过滤电子自旋。这项研究成果解释了近来发表在PNAS和Science上的实验结果，阐明了单链螺旋分子能够成为电子自旋过滤器的物理机制，为将来进一步设计单链螺旋分子自旋器件奠定了理论基础。研究了各种DNA分子及其衍生物的电荷输运性质以及真实DNA序列的统计特性。(1) 首次提出模型描述了G4-DNA分子的电荷输运性质，预言G4-DNA分子的电荷输运能力优于双螺旋DNA分子，这一结果被第一性原理计算和近来发表在Nature子刊上的实验所证实。(2) 发现骨架无序能明显增强DNA分子的电荷输运能力，并引起半导体-金属转变现象。当骨架无序较弱时，DNA分子呈现出半导体行为；当骨架无序较强时，DNA分子呈现出金属行为。这一结果解释了为什么DNA分子会表现出不同输运行为的实验现象。(3) 具有序列长程关联效应的DNA分子具有较好的电荷输运能力，而人类染色体DNA分子的统计性质不满足单参数标度理论。标度理论是物理学领域一个非常重要的理论，该理论指出：一维和二维无序系统中的所有电子态都是绝缘体态，并且其标度函数均小于0。我们研究了低维无序系统的局域化现象，理论计算结果突破了该标度理论：(1) 首次提出随机二元层模型，发现当层内的在位能和跃迁积分存在短程关联时，该无序系统会出现一个连续的金属能带，并且可以给出严格精确的迁移率边；(2) 二维准周期系统可以出现金属态，并且其标度函数可以达到1；(3) 当准一维无序系统的在位能存在长程关联效应时，该系统会出现扩展的电子态。
代表性论文

Ai-Min Guo and Qing-feng Sun, Spin-dependent electron transport in protein-like single-helical molecules, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 111, 11658-11662 (2014). (pdf)Ai-Min Guo, E. Diaz, C. Gaul, R. Gutierrez, F. Dominguez-Adame, G. Cuniberti, and Qing-feng Sun, Contact effects in spin transport along double-helical molecules, Physical Review B 89, 205434 (2014). (pdf)Ai-Min Guo, X. C. Xie, and Qing-feng Sun, Delocalization and scaling properties of low-dimensional quasiperiodic systems, Physical Review B 89, 075434 (2014). (pdf)Zhi-qiang Bao, Ai-Min Guo, and Qing-feng Sun, Orbital Kondo effect in a parallel double quantum dot, Journal of Physics: Condensed Matter 26, 435301 (2014). (pdf)Ai-Min Guo, Shi-Jie Xiong, X. C. Xie, and Qing-feng Sun, Universal scheme to generate metal-insulator transition in disordered systems, Journal of Physics: Condensed Matter 25, 415501 (2013). (pdf)Ai-Min Guo and Qing-feng Sun, Sequence-dependent spin-selective tunneling along double-stranded DNA, Physical Review B 86, 115441 (2012). (pdf)Ai-Min Guo and Qing-feng Sun, Enhanced spin-polarized transport through DNA double helix by gate voltage, Physical Review B 86, 035424 (2012) (Selected as Kaleidoscope). (pdf)Ai-Min Guo and Qing-feng Sun, Spin-Selective Transport of Electrons in DNA Double Helix, Physical Review Letters 108, 218102 (2012). (pdf)Ai-Min Guo and Shi-Jie Xiong, Suppression of localization in a two-leg ladder model with correlated binary disorder, Physical Review B 83, 245108 (2011). (pdf)Ai-Min Guo, Zhi Yang, Hong-Jun Zhu, and Shi-Jie Xiong, Influence of backbone on the charge transport properties of G4-DNA molecules: a model-based calculation, Journal of Physics: Condensed Matter 22, 065102 (2010). (pdf)Ai-Min Guo and Shi-Jie Xiong, Effects of contact and efficient charge transport in G4-DNA molecules, Physical Review B 80, 035115 (2009). (pdf)Ai-Min Guo and Shi-Jie Xiong, Violation of the single-parameter scaling hypothesis in human chromosome 22 with charge transfer models, Physical Review E 79, 041924 (2009). (pdf)Ai-Min Guo, Shi-Jie Xiong, Zhi Yang, and Hong-Jun Zhu, Enhancement of transport in DNA-like systems induced by backbone disorder, Physical Review E 78, 061922 (2008). (pdf)Ai-Min Guo, Long-range correlation and charge transfer efficiency in substitutional sequences of DNA molecules, Physical Review E 75, 061915 (2007). (pdf)

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Personal Information
Ai-Min Guo, Professor

Department of Physics

Harbin Institute of Technology

Contact Information

Email: amguo@hit.edu.cn

Addr.: Department of Physics,

Harbin Institute of Technology,

92 Xidazhi St., Nangang Dist.,

Harbin 150001, P. R. China