俞榕 研究組 供稿?

強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系是包括鐵基超導(dǎo)體、重費(fèi)米子體系等一系列具有豐富物理內(nèi)涵的系統(tǒng)。是當(dāng)前凝聚態(tài)物理研究前沿最具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域之一，其理論研究與應(yīng)用成果在材料領(lǐng)域有著重大的意義。

在重費(fèi)米子體系的研究中，如何在理論上，特別是從微觀機(jī)制的角度理解重費(fèi)米子材料的豐富物性，一直是物理學(xué)家期待解決的前沿問題。其中，針對(duì)重費(fèi)米子金屬的理論基態(tài)相圖是解決這一問題的關(guān)鍵。在之前的研究工作中，僅發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)近藤屏蔽的量子相變發(fā)生在不同反鐵磁金屬相之間，與之對(duì)應(yīng)的理論相圖是不完整的。在最近的研究工作中，俞榕副教授與合作者應(yīng)用隸費(fèi)米子的大N展開理論，研究了具有阻挫的Shastry-Sutherland格點(diǎn)近藤模型的基態(tài)相圖（圖1），發(fā)現(xiàn)阻挫可以使得順磁態(tài)成為系統(tǒng)穩(wěn)定的基態(tài)。在近藤相互作用下，電子被近藤屏蔽，對(duì)應(yīng)的量子相變也可以在順磁態(tài)之間發(fā)生。這一發(fā)現(xiàn)完善了之前關(guān)于重費(fèi)米子金屬的理論相圖。他們的理論并提出從未被近藤屏蔽的反鐵磁金屬到被近藤屏蔽的順磁金屬之間理論上存在三種可能的相變過程。這項(xiàng)研究成果是理論上對(duì)具阻挫的格點(diǎn)近藤模型基態(tài)的第一個(gè)定量計(jì)算，為研究重費(fèi)米子金屬統(tǒng)一、完整的相圖提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí)，這項(xiàng)工作對(duì)理解重費(fèi)米子材料Yb2Pt2Pb的低溫性質(zhì)有重要現(xiàn)實(shí)意義。該成果發(fā)表在國(guó)際物理學(xué)界最權(quán)威的期刊之一《物理評(píng)論快報(bào)》[Physical Review Letters 113, 176402 (2014)]上。

圖1 Shastry-Sutherland近藤格點(diǎn)模型（右）與其基態(tài)相圖（左）。

??? PS與PL相是費(fèi)米面拓?fù)湫再|(zhì)不同的順磁相，而AFS與AFL相是費(fèi)米面拓?fù)湫再|(zhì)不同的反鐵磁相。虛線表示重費(fèi)米子材料Yb2Pt2Pb在外界條件調(diào)制下可能經(jīng)歷的相變路徑。