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研究院在《自然·通讯》上发表了关于近藤晶格体系的最新研究成果

2月3日,武汉量子技术研究院付英双研究员团队和华中科技大学、北京师范大学、北京计算科学研究中心合作,在Nature Communications(《自然·通讯》)上发表了关于近藤晶格体系最新研究成果文章题为《单层条纹相1T-NbSe2中电荷密度波介导的准一维近藤晶格》”(Charge-density Wave Mediated Quasi-one-dimensional Kondo Lattice in Stripe-phase Monolayer 1T-NbSe2)。

近藤晶格体系是典型的强关联系统,其内部的局域磁矩和传导电子间的RKKY相互作用与近藤耦合的竞争产生了包括长程磁序、重费米液体、非常规超导、量子临界、拓扑物理、奇异金属以及隐藏序等丰富的奇异量子相,为凝聚态领域探寻新奇量子物象以及揭示高温超导机理提供了特殊的研究平台。但是该领域的发展受到了传统近藤晶格材料结构复杂、难以调控等不利因素的限制,所以亟待寻求新的结构简单、体系纯净、易于调控的低维近藤晶格材料体系。另外,低维近藤晶格还具有独特的量子临界行为和理论上更易处理等优点。

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图1:单层条纹相1T-NbSe2的生长过程及结构示意图。

付英双教授研究团队在前期发现单层莫特绝缘体1T-NbSe2(Nano Lett.21, 7075(2021))工作的基础上,利用分子束外延技术精准调控Nb/Se的束流比成功生长出具有周期性线缺陷的1T-NbSe2单层范德华晶体薄膜。通过扫描隧道显微镜观察到了准一维的条纹形貌以及电荷密度波造成的1.04nm的超周期(图1),并通过其谱学表征技术发现了2K下费米面附近的近藤共振特征行为,结合变温扫描隧道谱实验进一步支持了该体系中存在较强的局域磁矩与传导电子之间的近藤耦合(图2)。第一性原理计算证实了每一个电荷密度波周期内存在局域磁矩。同时空间分辨的隧道谱测量发现了体系中近藤耦合沿条纹方向的相干性,结合理论计算得到的准一维的磁交换耦合作用和缺陷引起的沿条纹方向的近藤共振的空间振荡的近藤空穴行为,证明了该体系中的准一维近藤晶格行为。

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图2:近藤共振扫描隧道谱的变温及空间分布表征

该工作首次在单层极限下观察到准一维的近藤晶格行为,为理论研究近藤晶格中重费米子物理等行为提供了结构简单、易于受外场调控的实际材料体系。该工作得到了重点研发计划物态调控项目、基金委重大研究计划重点项目基金的支持。


      文章链接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-45335-7