《d-電子和f-電子材料中的奇異量子物質態研究》是依託浙江大學，由袁輝球擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：d-電子和f-電子材料中的奇異量子物質態研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：袁輝球
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，包含f-電子的重費米子材料因具有豐富奇特的量子現象受到普遍關注。而去年發現的以3d-電子為主的鐵基層狀超導材料呈現出反鐵磁-超導近鄰效應等一些與重費米子超導相似的物理行為，其中的一些磁性稀土鐵基材料不僅具有較高的超導轉變溫度，還表現出3d-電子和4f-電子之間的關聯效應。對比研究這兩類結構迥異但性質相似的材料對認識非常規超導和其它奇特量子態具有重要的科學意義。.本項目將以幾類典型的重費米子化合物和鐵基材料作為重點研究對象，系統性地開展材料的合成和極端條件下（高壓、低溫，強磁場等）的多種物性測量；理論聯繫實驗，探索這兩類材料之間的異同之處以及可能存在的過渡行為；深入研究這些材料中的各種奇異量子態及其形成機理；探討磁性/中心對稱破缺等因素對超導態的影響；揭示非費米液體行為、量子相變、和量子臨界性的物理機理；探索對不同量子態進行調控的具體實驗手段；尋求提升超導轉變溫度的具體途徑。
結題摘要
本課題有選擇性地研究了幾類重費米子化合物（f-電子體系）、鐵基超導體以及非中心對稱超導體（d-電子體系）。在新型超導材料、非常規超導機理、量子相變以及自旋軌道耦合物理等方面取得了一系列重要進展，部分研究成果已在國際上產生重大影響。主要研究成果包括：（1）率先在國內發展了極端條件下的多種物性測量方法。（2）在重費米子化合物CeRhIn5中，首次發現磁場和壓力可導致不同類型的磁性量子臨界點，並可通過費米面的重構來進行表征；在反鐵磁態內，我們在實驗上觀測到磁致費米體積的突變，目前的結果表明這是由於4f電子的局域-巡遊轉變而誘導的；我們的結果還表明，在局域量子臨界點，費米面的漲落可形成超導。（3）首次給出直接的實驗證據，表明重費米子超導體CeIrIn5位於反鐵磁量子臨界點附近而非先前猜測的價電子相變臨界點，解決了一個很具爭議的物理問題。 （4）在d-電子體系TlNi2Se2-xSx中，我們首次發現了“重費米子”超導行為，表明d-電子體系中可能存在類似於f-電子體系的物理行為。（5）從理論上發現，巡遊電子自旋軌道耦合和近藤耦合競爭可導致從拓撲絕緣體到近藤絕緣體的相變。（6）率先在國際上報導了(Tl,K)FexSe2和(Tl,Rb)FexSe2系統的31K超導電性，首次提出了該系統的母相為具有Fe空位超格子結構的反鐵磁絕緣體，成為鐵基超導研究中的一個新亮點。（7）系統研究了不同類型鐵基超導材料的上臨界磁場，發現鐵基超導體普遍具有很高的上臨界磁場，並在低溫表現出較好的各向同性。（8）通過化學壓力或者摻雜來調控鐵基類材料中的d-電子和f-電子的相互作用，系統地從研究了從鐵基高溫超導向重費米子過渡的物理機制，發現該類材料中可能存在近藤耦合和RKKY相互作用的微妙競爭，從而導致量子臨界行為。（9）研究了一系列非常規超導的序參量對稱性，特別是中心對稱破缺所產生的反對稱自旋軌道耦合強度對超導態的影響。 本課題共發表SCI論文60篇，其中包括5篇PRL，1 篇JACS，28篇PRB，4篇NJP，論文已被引用900餘次。在國際、國內會議上作邀請報告30餘次。課題成員獲國家自然科學獎二等獎1項（排名第5），教育部自然科學獎一等獎1項（排名第2、3）。作為核心成員，組織召開了多屆杭州量子物質國際會議、中德雙邊學術研討會以及第十一屆全國超導學術會議。
