姚裕貴，男，漢族，1971年3月出生，江西省廬山市人，無黨派人士，中國科學院院士，北京理工大學杰出教授、物理學院院長，享受國務院政府特殊津貼專家，兼任美國物理學會會士、北京市政協委員。
姚裕貴先后獲得物理學學士（1992年）、光學碩士（1995年）和力學博士（1999年）。隨后，他在中國科學院物理研究所、美國德克薩斯大學奧斯汀分校從事博士后研究。2001年至2011年，他相繼擔任中國科學院物理研究所助理研究員、副研究員、研究員。2011年10月，姚裕貴被調到北京理工大學工作。2012年，姚裕貴獲得國家杰出青年基金資助并入選長江學者特聘教授計劃。2016年，他入選國家萬人計劃中的科技創新領軍人才計劃。2020年，姚裕貴經批準享受國務院政府特殊津貼。2022年10月，姚裕貴當選美國物理學會會士。2025年11月21日，姚裕貴當選為中國科學院院士。
姚裕貴的研究方向為凝聚態物理、計算物理和材料物理。2018-2025年，他連續8年入選科睿唯安信息服務（北京）有限公司高被引科學家名單。姚裕貴曾獲中國科學院杰出科技成就獎、國家科學技術獎自然科學獎二等獎、教育部自然科學二等獎等榮譽。
人物經歷
教育經歷
1988年，姚裕貴畢業于廬山市第一中學（原星子中學）。
姚裕貴于1988年—1992年在南開大學物理科學學院學習，1992年畢業并獲得物理學學士。隨后，他進入中國科學院上海光學精密機械研究所學習，于1995年畢業并獲光學碩士學位。1999年，姚裕貴畢業于中國科學院力學研究所并獲得力學博士學位。
工作經歷
1999-2001年，姚裕貴在中科院物理研究所從事博士后研究。出站后留所擔任助理研究員。2001-2003年，他前往美國德克薩斯大學奧斯汀分校物理系從事博士后研究。2004年，姚裕貴擔任中國科學院物理研究所副研究員，2007年被破格提升為研究員。2009年，他再次前往德克薩斯大學奧斯丁分校做訪問學者。
2011年10月，姚裕貴被調到北京理工大學工作，任教授、博士生導師、理論和計算物理中心主任、北京理工大學物理學院副院長。
2012年，姚裕貴獲得國家杰出青年基金資助并入選長江學者特聘教授計劃。2014年，他入選科技部中青年科技創新領軍人才計劃。2016年，他又入選國家萬人計劃中的科技創新領軍人才計劃。2020年，姚裕貴享受國務院政府特殊津貼。
2022年10月，姚裕貴當選美國物理學會會士。2023年1月，他當選第十四屆北京市政協委員。2025年11月21日，姚裕貴當選為中國科學院院士。
研究方向
研究方向為凝聚態物理、計算物理和材料物理，具體為：
（1）發展材料物性的量子理論和先進計算方法，研究材料中反常霍爾效應、自旋霍爾效應、軌道霍爾效應、平面霍爾效應、熱電效應、磁光效應、磁阻、磁矩以及拓撲等量子新奇物性，特別關注自旋軌道耦合體系的電子結構、貝里相位與量子物性之間的關系；在此基礎上開發和設計相應的高性能并行計算軟件包。
（2）結合理論設計、計算模擬和實驗探索，研究各種新型量子功能材料（如拓撲絕緣體、拓撲半金屬、拓撲超導體、二維層狀量子材料等）、高能密度材料及其相關物性；通過研究光與物質的相互作用機理，設計出高效光能源量子轉換材料，以及具有新奇光電效應的新材料。
（3）與實驗緊密結合，瞄準量子功能材料的前沿及應用，設計量子功能材料并探索其新奇物性， 開發新一代元器件（如紅外光電器件、新能源器件、傳感和測量器件、存儲計算器件、通訊器件、自旋電子器件、光電池和光催化器件等）。
科研成就
科研綜述
姚裕貴一直從事凝聚態計算和理論研究，圍繞固體中的貝里相位效應，在反常霍爾效應（AHE）、硅烯、拓撲物理等方向，通過方法創新，開展了系統研究，取得了原創性成果，多個理論預言被實驗證實，部分成果寫進了教科書和專著。主要有：發展了AHE的計算方法，改變了人們對 AHE 的傳統認識，是該領域開創性工作；引領了硅烯等二維拓撲材料的研究，所提出的理論模型被冠名；建立了晶體中演生粒子的百科全書，指導了演生粒子的搜尋和實現，成功預測了新物理效應。此外姚裕貴還為解決國家急需、學科發展和科普事業做出了重要貢獻。姚裕貴等結合機器學習發展了國防領域急需的基于微小藥量含能材料的能量釋放性能及感度快速檢測新方法，顛覆了傳統檢測方法，已應用于含能材料研究和生產環節，相關專利已得到實施，并獲批科工局HZY專項項目。
反常輸運研究
AHE是磁性材料中最基本的物理現象之一，也是諸多低功耗量子效應的理論基石。自1881年被發現以來人們對它的物理起源一直存在爭議，主要原因在于當時的理論模型無法定量解釋實驗結果，甚至不能定性理解AHE，例如“為什么典型鐵磁材料Fe的反常霍爾電導率是正值，而Ni的反常霍爾電導率是負值？”爭論的焦點集中在于“其主導機制是內稟的還是外在的？過去，人們通常認為AHE是由外在散射機制主導，而忽略了內稟貝里相位機制的影響。
2004年，姚裕貴等率先發展了計算反常霍爾電導率的第一性原理方法，定量研究了AHE中基于貝里相的內稟機制，指出了內稟機制貢獻的重要性。該工作解決了長期懸而未決的科學難題，即“內稟機制貢獻在AHE中是否重要”，顛覆了此前“外在機制占主導，內稟機制不重要”的傳統認識，實質性地推動了該領域的迅速發展[PRL 92, 037204 (2004), SCI引用837次]。該理論工作被美國橡樹嶺國家實驗室和德國漢堡大學等的獨立實驗所證實。此外還受到著名計算物理學家、美國科學院院士David Vanderbilt教授的高度評價，他在2006年Rahman獎（美國物理學會計算物理最高獎）的獲獎報告中稱其為貝里相應用到材料電子結構理論中的重要進展；2012年Vanderbilt教授在綜述文章[REV Mod. Phys. 84, 1419 (2012)]中再次指出姚裕貴等關于貝里曲率的第一性原理計算是開創性的工作，并且直接引用了該工作的一幅原圖。此外，在另一項工作[PRB 74, 195118 (2006)]中，Vanderbilt教授研究組采用姚裕貴等的方案結合全新Wannier插值技術重復了該工作。著名物理學家日本東京大學N. Nagaosa教授等人在關于AHE的Rev. Mod. Phys.綜述文章中給予該工作高度評價和充分肯定[Rev. Mod. Phys. 82, 1539 (2010)]，并直接引用該工作中的兩幅原圖。上述工作還被德國和美國兩個實驗組分別獨立證實，并在摘要中重點引用[PRB 84, 220504(R) (2011), PRB 73, 224435 (2006)]。2006年，姚裕貴進一步與美國田納西大學H. H. Weitering教授實驗組合作，提出了AHE內稟和外在貢獻的普適分解方法，并給出AHE中內稟電導率和磁化強度成線性關系的理論解釋及定量計算方法[PRL 96, 037204 (2006), SCI引用213次]，該工作收錄于 Wiley出版社出版的 Michael P. Marder教授的《Condensed Matter Physics》教科書中第二版第17章504頁。
反鐵磁材料中通常不存在AHE，姚裕貴等近期提出了在一大類具有時空反演對稱性的反鐵磁體中可實現面內AHE，并給出了其普適理論和可行的材料設計方案，進一步拓展了AHE 理論，發表在Phys. Rev. Lett. [PRL 130, 166702 (2023)]；并通過與實驗合作首次構筑出異維超晶格結構，在其中發現了室溫下顯著的面內 AHE，與理論預測相符，該工作發表在Nature,姚為理論的唯一通訊作者[Nature 609, 46 (2022)]。基于電場對貝里曲率和能帶結構的調控，姚裕貴等人提出霍爾效應的“電場版本”，即電致霍爾效應和量子電致霍爾效應[PRL 135, 116301 (2025)]。
在此基礎上，姚裕貴等發展了計算自旋霍爾電導率的第一性原理方法，系統地研究了半導體和簡單金屬的自旋霍爾電導率[PRL 95, 156601 (2005)和PRL 94, 226601 (2005), SCI引用依次為174次和149次]。同時提出了石墨烯中通過吸附鐵原子或者將其放在鐵磁絕緣體上實現量子反常霍爾效應的全新方案[PRB 82, 161414 (R) (2010), SCI引用629次；PRB 84, 195444 (2011), SCI引用226次]，該工作是最早的幾個理論方案之一，激發了諸多后續理論和實驗研究。進一步，姚裕貴等首先指出通過外場調控可在硅烯中實現谷極化的量子反常霍爾效應，即同時具有量子化的谷霍爾效應和反常霍爾效應[PRL 112, 106802 (2014), SCI引用358次]。
拓撲絕緣體研究
二維拓撲絕緣體的研究
拓撲絕緣體（TI）是一種內部絕緣、表面導電的量子材料，二維TI能夠實現量子自旋霍爾效應（QSHE），可用于設計低功耗拓撲量子器件。美國科學院院士C. L. Kane首次提出在石墨烯中實現 QSHE，但姚裕貴等率先研究了石墨烯的自旋軌道耦合能隙大小并發現其為μeV量級，糾正了此前“純石墨烯中自旋軌道耦合能隙約為meV量級”的普遍看法，并指出很難在純石墨烯中觀測到QSHE [PRB 75, 041401(R) (2007), SCI引用847次]。美國科學院院士C. L. Kane [Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010)]和諾貝爾獎獲得者 A. K. Geim（石墨烯的發現者）[Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009)]分別在綜述中正面引用了該工作。鑒于此，姚裕貴等還另辟蹊徑提出在石墨烯中同時引入Rashba自旋軌道耦合和交換場作用以實現量子反常霍爾效應的全新方案，該工作是領域內早期最重要的理論方案之一[PRB 82, 161414 (R) (2010), SCI引用629次]，激發了后續眾多研究，推動了該領域的發展。
2011年，姚裕貴等首次提出類石墨烯體系——“硅/鍺/錫烯”是二維TI，并預言它們擁有更大的能隙[PRL 107, 076802 (2011), PRB 84, 195430 (2011)，前者在 PRL 創刊以來第一單位來自中國的論文中引用排名第二，在硅烯領域引用排名第二。這兩篇理論工作引領了該領域的發展，分別被他引2134次和1117次]。World Scientific出版社出版的東北大學Z. F. Ezawa教授的《Quantum Hall Effects》專著第三版第21章收錄了該工作，并進行了重點引用；引用最高的是2012年發表的實驗工作[PRL 108, 155501 (2012)], 其中也重點引用了該代表成果。文中所提出的理論模型成為該領域很多理論研究工作出發的最重要基本公式，有超過310篇論文【不完全統計】第一個模型或公式即為該模型，甚至被有關文獻稱為LYFE模型（Y 是姚裕貴，L 和 F 是姚的學生）。文中提出的物理模型被廣泛應用于新奇物理研究，包括姚裕貴等之后發表的2篇PRL工作：硅烯中谷極化的量子反常霍爾效應[PRL 112, 106802 (2014)，SCI引用358次]和拓撲高溫超導[PRL 111, 066804 (2013)，SCI引用170次]等新奇的量子物理現象。該系列工作引發了類石墨烯等二維量子材料的實驗研究熱潮。與石墨烯相比，硅烯等具有強的自旋軌道耦合作用，能隙易調，更易谷極化，與當代成熟的硅基半導體工藝兼容等優勢，預計在未來的自旋電子學和納米電子學器件等領域具有廣泛的應用前景。2012年，姚裕貴和實驗者合作在金屬銀襯底上合成了硅烯[PRL 109, 056804 (2012); Nano Lett. 12, 3507 (2012)，SCI引用分別為658次和1173次]，是世界上最早合成硅烯的三個實驗組之一。硅烯工作還可詳見姚裕貴等人的綜述[Prog. Mater. Sci. 83, 241(2016), SCI引用767次]。姚裕貴等相關工作引領了理論上研究和實驗上合成硅/鍺/錫烯的熱潮。最近與實驗合作觀測到拓撲邊緣態和拓撲相變，證實了姚裕貴的理論[PRL 130, 196401 (2023)，選為封面文章和編輯推薦]。
姚裕貴等還開辟了大能隙拓撲材料Bi4Br4體系的研究新方向。2014 年姚裕貴等預言了大能隙TI——單層 Bi4Br4，其體能隙遠高于室溫條件[Nano Lett. 14, 4767 (2014), SCI引用168次]，預期在低功耗器件中有著巨大的應用前景。隨后帶領團隊制備了高質量單晶Bi4Br4并申請了相關專利，觀測到各向異性紅外吸收，超導電性等現象。2022年，姚裕貴等與實驗合作在該體系中首次觀察到室溫下的量子自旋霍爾邊緣態，并探測到與拓撲棱態相對應的量子輸運現象，分別發表在Nat. Mater. [Nat. Mater. 21, 1111-1115 (2022)]和Nat. Phys. [Nat. Phys. 20, 776-782 (2024)]，驗證了姚的預言。此外姚裕貴等人還預言了迄今為止最大能隙（>1eV）的二維TI——鉍烷體系[PRB 90, 085431 (2014); NPG Asia Mater. 6, e147 (2014) , SCI引用分別為129次和248次]，推動了巨能隙TI的發展。
三維拓撲絕緣體的研究
姚裕貴等還率先發展了適用于任意體系的拓撲不變量Z2的第一性原理方法，國際上首次實現了無空間反演體系Z2的計算[Comput. Phys. Commun.183,1849 (2012)]，并利用該方法成功預測了一系列三維拓撲絕緣體，如半赫斯勒化合物 [PRL 105,096404 (2010), SCI引用330次; PRB 82, 235121 (2010), SCI引用174次]和黃銅礦化合物[PRL 106, 016402 (2011), SCI引用144次]。兩個新體系中可能存在大量三維拓撲絕緣體，所預言的部分拓撲材料已被馬里蘭大學、波蘭科學院、中科院物理所、上海科技大學的實驗所證實。該系列工作發表以后立即引起同行的重視，相繼被國內、外的權威期刊所引用，包括美國科學院院士張首晟教授在綜述文章[Rep. Prog. Phys.75,096501 (2012)]中大篇幅引用姚裕貴的工作。此外，該系列部分研究成果被寫入國外物理學研究生教材《The Physics of Semiconductors: An Introduction Including Nanophysics and Applications 》和兩本學術專著《Contemporary Concepts of Condensed Matter Science, Vol. 6: Topological Insulators》和《半導體 Physics》。
在前期研究的二維拓撲絕緣體Bi4Br4基礎上，姚裕貴等進一步指出范德·瓦耳斯三維材料beta-Bi4X4(X=Br, I)中可能實現理想的弱拓撲絕緣體相[PRL 116, 066801 (2016)]。隨后，2019年日本實驗組發表在Nature上的實驗論文表明在beta-Bi4I4中的確觀測到了弱拓撲絕緣體態[Nature 566, 518 (2019)]，并直接在摘要中重點引用了此工作。因此，beta-Bi4I4成為首個被實驗證實的三維弱拓撲絕緣體。在物性調控方面，姚裕貴等率先發現alpha-Bi4Br4高壓誘導的相變和超導電性[PNAS 1909276116 (2019)]；該系列工作引起了國內、外同行的廣泛關注。此外，在三維拓撲絕緣體新奇物性方面，姚裕貴等人預言了本征拓撲絕緣體中存在能帶反轉誘導的反常等離激元[PRL 119, 266804 (2017)]；以及首次在手性反鐵磁中發現了不依賴于自旋軌道耦合和能帶交換劈裂的拓撲磁光效應及其量子化[Nat. Commun. 11, 118 (2020)]等。
演生粒子研究
基于群表示理論構建演生粒子百科全書及相關程序包開發
晶體中種類豐富的演生粒子可以為探索高能物理現象和發展低功耗電子器件提供新平臺，但其研究不深入、不系統。姚裕貴等人基于晶體群理論，揭示了晶體中可能存在的所有演生粒子并進行了完整分類，構建了演生粒子的“元素周期表”，首次建立了演生粒子的百科全書。該工作統一了演生粒子的命名規則，并明確了演生粒子與晶體群之間的對應關系[Sci. Bull., 67(4), 345 (2022)]，該工作全文包括附件共計1200余頁，已獲得相關領域專家的極大關注。進一步給出了第三類磁群、第四類磁群、磁亞周期群中對稱性保護的演生粒子[PRB 105, 085117 (2022), 1800余頁; PRB 105, 104426 (2022), 1500 余頁; PRB 107, 075405 (2023), 1000 余頁]。演生粒子百科全書，不僅發現了全新類型的演生粒子，還指導了演生粒子的搜尋和實現，已成為有力工具。例如，首次發現拓撲荷為4（C-4 WP）的演生粒子、三次交叉保羅·狄拉克點以及當時間反演對稱性破缺時磁單（雙）群會出現單（雙）群中不可能出現的對稱性保護的演生粒子。該工作產生了跨領域的重大影響，包括聲子和人工虛擬晶體等體系中的無自旋粒子，也給出了演生粒子、對稱性條件、有效模型和拓撲特征之間的詳細對應關系。例如[Sci. Bull., 67(4), 345 (2022)]已應用到物理、工程、材料、數學、化學和光學等領域，發表2年多已被引用192次，并入選 Sci. Bull. 年度“2023 Best Paper Award”。
圍繞演生粒子研究，姚裕貴等人還開發了多個開源軟件，用于系統地構造演生粒子的緊束縛/低能有效模型、計算三維空間群和磁群的（共）表示等，包括三維空間群表示和磁空間群表示相關的程序包SpaceGroupIrep和MSGCorep [Comput. Phys. Commun., 265, 107993 (2021); Comput. Phys. Commun., 288, 108722 (2023)]、用于構造磁性體系中低能有效模型的程序包MagneticTB 和MagneticKP [Comput. Phys. Commun., 270, 108153 (2022)；Comput. Phys. Commun., 290, 108784 (2023)]、用于計算聲子譜不可約表示的程序包 PhononIrep [arXiv:2201.11350 (2022)]等。
演生粒子材料（如拓撲半金屬）設計及其新奇物性研究
除了上述系統性工作和有用軟件外，姚裕貴等人還預言了多種新物態、新材料以及新物理效應，并取得了一系列顯著的原創性成果：理論與實驗相結合，國際上分別首次發現二維Cu2Si、GdAg2中存在Dirac、Weyl節線費米子[Nat. Commun., 8, 1007 (2017), 引用255次; PRL 123,116401 (2019), 引用76次]；開創性提出了type-II節線半金屬理論及材料實現[PRB 96, 081106(R) (2017), 引用186次]；成功預言了穩定的Dirac半金屬材料Ta3SiTe6 [PRB 97, 045131 (2018), 引用144次]并被國外實驗組所證實[PRM 5, 064203 (2021)]；同時，研究了type-II Weyl半金屬在磁場下的新奇物性，提出了在type-II Weyl半金屬中會出現不同尋常的磁光響應[PRL 117, 077202 (2016)，引用234次]；姚裕貴等人還提出了幾種全新的固體準粒子概念以及材料實現，包括提出type-III Weyl費米子概念及其在(TaSe4)2I中的實現[PRB 103, L081402 (2021)]、自旋零帶隙節線半金屬[PRL 124, 016402 (2020); Nano Lett. 21, 8749 (2021)]，并發現了無序和拓撲增強的反常和自旋輸運性質[PRL 129, 097201 (2022)]等；基于群理論，姚裕貴等人還提出反鐵磁體中面內 AHE 的普適理論，已被實驗證實[PRL 130, 166702 (2023)]；提出自旋-層耦合的全電控自旋新機制[PRL 133, 056401 (2024)]；提出實空間的能谷電子學：角態電子學概念[PRL 133, 176602 (2024)]和提出全新第四類二維共線磁相并實現反常霍爾效應[PRL 135, 036702 (2025)]等。
科研項目
姚裕貴先后主持國家自然基金創新研究群體項目、國家重點研發計劃項目、KGJXXX重點專項、國家基金委重點項目、國家基金委面上項目、國家基金委國際（地區）合作與交流項目等。
學術論文
截至2025年8月，姚裕貴共發表SCI論文360余篇【包括Nature（4篇）、Phys. Rev. X/Lett.（49篇）、Phys. Rev. B/A/E/M/R（140余篇）、Nature子刊（29篇）】，在反常輸運、硅烯、石墨烯、拓撲材料與物性等領域的研究成果具有重要國際影響并被同行包括多位諾貝爾獎獲得者廣泛引用，共被引用37000余次，單篇最高引用2600余次，7篇論文引用超過1000次，H指數91（以上為谷歌學術數據）。
人才培養
團隊建設
2022年，姚裕貴帶領北京理工大學物理學科入選國家一流學科建設名單（全國物理方向僅10所、工信部高校唯一入選基礎學科），并帶領北京理工大學物理學院獲批中國科學技術協會“2021-2025年全國科普教育基地”（物理學基地僅5家）。2023年，他帶領科普團隊獲評“全國青年文明號”。
學生培養
據北京理工大學物理學院官網數據，截至2025年8月，姚裕貴培養了30余名博士畢業生，他們中大多在高校或研究所工作并多人獲得國家級青年人才稱號。
教學成果
社會職務
參考資料
獲得榮譽
參考資料
人物評價
姚裕貴老師厚實寬廣的知識學養和豐富的研究經驗是我們的寶藏，大家不管有什么問題找他請教，都會受益匪淺。（姚裕貴學生、北京理工大學物理學院教授劉鋮鋮評）
他（姚裕貴）在深奧的理論科研中默默耕耘二十余載，也在教書育人的校園里堅守多年；他在理論和計算物理的賽道上默默前進，為科技的未來增加了新的可能性，也將同樣的理念貫徹在教育事業中，培養出眾多投身于科學事業的年輕人。（北京“最美科技工作者”頒獎詞）
姚裕貴為中國國內計算與凝聚態物理、科普事業和物理學科發展做出了重要貢獻。在擔任北京市政協委員和房山區人大代表期間，姚裕貴積極參與社會活動，切實推動高校、科研院所和企業的產學研合作，基于教育部重點實驗室打造量子物理實驗中心；重點走訪房山企業和竇店產業園，建立學校科研團隊與當地產業對接通道；著力推動房山區良鄉周邊交通管理、高校電力增容以及海外高層次人才引進等方面政策的不斷改進和完善，取得了良好的社會效果，為北京市科學教育融合和區域發展做出了積極貢獻。（北京理工大學物理學院評）
參考資料 >
喜報！星子鎮蓼花村優秀人才姚裕貴教授當選中國科學院院士！.微信公眾平臺.2025-11-25
【人物專題】黨外代表人士姚裕貴教授入選2014年度“創新人才推進計劃”.北京理工大學.2025-11-25
祝賀！這些無黨派人士當選兩院院士！.中國新聞網.2025-11-25
國家級人才入選者.北京理工大學物理學院.2025-11-25
熱烈祝賀姚裕貴教授當選中國科學院院士!.北京理工大學物理學院.2025-11-25
這些委員獲獎了!.北京市政協.2025-11-25
Prof. Yugui Yao 姚裕貴.ICQM PKU.2025-11-25
熱烈祝賀姚裕貴教授當選美國物理學會會士.北京理工大學物理學院.2025-11-25
廬山市一中杰出校友、國家自然科學獎獲得者姚裕貴教授回母校了！.微信公眾平臺.2025-11-25
中國人民政治協商會議北京市第十四屆委員會委員名單.宣講家網.2025-11-25
喜訊！北理工教授獲評2023年北京“最美科技工作者”稱號.微信公眾平臺.2025-11-26
祝賀北理工物理學院院長姚裕貴教授獲評“北京市先進科技工作者”.北京理工大學物理學院.2024-11-24
北京市教育委員會、北京市人力資源和社會保障局、北京市財政局關于表彰北京市教育教學成果獎的決定 .華北電力大學馬克思主義學院.2024-11-24
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