无序手性金属中的手性拓扑相研究:局域手性序与群论方法挑战无序破坏拓扑态的传统观点
Justin Schirmann 等人利用对称群论方法发现,非晶材料可保持局域手性序,从而设计出稳健的非晶手性拓扑半金属(TSM)相,成果发表于 Physical Review Materials。该研究挑战了无序必然破坏金属拓扑态的传统观点,团队正将方法推广到可获取非晶材料的第一性原理模拟。
Justin Schirmann 等人利用对称群论方法发现,非晶材料可保持局域手性序,从而设计出稳健的非晶手性拓扑半金属(TSM)相,成果发表于 Physical Review Materials。该研究挑战了无序必然破坏金属拓扑态的传统观点,团队正将方法推广到可获取非晶材料的第一性原理模拟。
ORNL 科学家通过中子实验发现,对 altermagnet 材料施加轻微压力可显著改变其磁性,相关结果发表在 Physical Review X 和 Advanced Materials 两项研究中。
SLAC 团队在 Science 发表研究,通过 ESRF ID32 束线的圆偏振 X 射线散射实验,在长期被视为普通反铁磁体的 MnTe 中探测到手性信号,为交变磁体这一第三类磁性提供了决定性实验证据。实验于 2024 年首次完成,2025 年初重复测量并复现结果;手性响应是普通反铁磁体不具备的特征,据此可将交变磁体确认为独立磁性相。
推荐理由:原文说明了手性信号如何区分真交变磁体与普通反铁磁体,读者可据此理解这一确认实验的判据。
Physical Review B 发表论文,研究单层 WS2 中激子 Mott 转变(EMT)的性质。作者在共振激发 A 激子并扫描宽范围激发密度后发现,A 激子随激发密度增加逐渐淬灭,但对瞬态峰位的线形分析显示,超过某一激发密度阈值后 A、B 激子共振峰出现突变红移,归因于自由载流子等离子体形成导致的带隙重整化。
DMRG 与 SBMFT 计算揭示蜂窝 t−J 模型中次近邻跳跃 t′ 与晶格几何共同调控的竞争序:YC4-0 柱上掺杂基态在宽 t′ 范围内呈准长程 d 波超导并共存 armchair 条纹,SC Luttinger 指数在 t′≈0.4 附近最强;t′>0.5 时 XC 柱则稳定长程 zigzag 条纹相,SBMFT 给出 armchair 条纹在候选电荷密度波中能量最低。
研究生长出 α- 和 β-RhBi2 单晶并测量其低温与高压(超过 40 GPa)物性,发现 β-RhBi2 在 p≈8 GPa、α-RhBi2 在 p≈20 GPa 出现超导,Tc 随压力呈穹顶形依赖,最大值分别为 6.6 K(p≈13 GPa)和 3.7 K(p≈24.2 GPa)。
研究在最高60 T、不同倾角磁场下测量TmB4磁化,发现在20 K以下、偏转角超过70°且磁场高于约30 T时,磁矩仅沿c轴的易轴解释出现显著偏离,显著影响TmB4的B-T相图,表明Shastry-Sutherland晶格现象在这些条件下坍塌,观测到的高场磁化反常还暗示可能存在新的场致量子相。
Leibniz IFW Dresden 等机构研究了三角格子反铁磁体 TlErSe₂ 和 TlTmSe₂,发现 TlErSe₂ 在 TN=0.42 K 以下出现长程磁有序,而 TlTmSe₂ 未观测到长程磁有序。
吕星雨、付阳等人在TiSe2单晶中发现电子向列涨落,并研究其随Cu插层的演化,结果发表于Phys. Rev. B 114, 254502。高温下弹性电阻系数mEg遵循Curie-Weiss定律呈发散温度依赖;随Cu插层,向列涨落特征温度T*逐渐被压制,在超导最优时趋近于零,进一步插层则导致T*变号并抑制超导。
研究者用 Raman 光谱与 XRD 联合考察 B 位有序双钙钛矿 SrLaCoNbO6 在 25–900 ∘C 的结构,识别出 TOD=300±25∘C 与 TPT=750±25∘C 两个温度异常。
中国科学院物理研究所团队在自洽谐波近似下系统保留各阶 Josephson 耦合,分析了扭转 d 波超导双层的低能相位涨落,发现高阶 Josephson 耦合过程显著改变相位动力学。相对相位刚度在 d+i d′ 相小于 d 波相,整体相位刚度则相反;相位涨落使 Josephson 等离子体频率在 45∘ 扭转角附近强烈软化,并大幅降低 Josephson 临界电流。
论文用常压拉曼散射给出双层镍酸盐 La3Ni2O7 电子、磁与晶格激发的综合谱图:进入 153 K 以下自旋密度波态后,A1g 道出现带等吸点的电子谱隙,B1g 与 B2g 道则由显著的双磁子(2M)激发主导。
浙江工业大学团队综述了量子材料中的非互易电荷输运研究进展,覆盖体单晶、人工异质结构、范德瓦尔斯体系、高温超导体和磁性材料。综述区分了能带结构等本征起源与涡旋运动、器件几何和加热伪影等外在机制,重点讨论了正反方向临界电流不同的超导二极管效应。文章指出许多发现尚缺统一图景,机制相对重要性仍有争议,并提出改进实验标准与器件集成等未来方向。
Dubbelman等人在kagome金属YbyCo3Ge3-xSnx中同时观测到Kondo与Weyl-like输运的迹象,结合磁输运、热容、磁化、角分辨与X射线光电子能谱及密度泛函理论计算,揭示Yb依赖的Kondo散射发展为晶格相干,外推Sommerfeld系数约为2 J mol−1Yb K−2。
研究将 Bi2Se3 的螺旋表面态映射为带 Hubbard 排斥和 J1–J2 竞争交换的蜂窝晶格模型,精确对角化显示 Néel 结构因子与价键固体序参量在 J2/J1≈0.22 处交叉,与量子蒙特卡罗和 DMRG 的热力学极限值一致。
研究团队在结晶钴薄膜中实验观测到本征非马尔可夫磁化动力学,强太赫兹驱动使系统偏离平衡并与声子浴交换能量,磁化信号呈现传统 LLG 与惯性 LLG 方程无法解释的多峰傅里叶谱。作者用开放量子系统理论给出的非马尔可夫 LLG(nM-LLG)方程模拟谱结构,解析方法定量确定了三个谱峰的频率,模拟谱与实验谱符合良好,表明记忆效应可自然出现在简单铁磁体中。
研究者用超低温扫描隧道谱随温度、针尖-样品间距和横向位置的变化,通过统计分析区分不同隧穿过程,将单层 FeSe/SrTiO3 的超导能隙约束在 6 到 13 meV 之间。
推荐理由:原文用统计分析区分 Andreev 反射与准粒子隧穿,为无法辨认相干峰时约束超导能隙提供了可迁移的方法思路。
研究给出菱方石墨烯多层中光学零点(光学涡旋)的手性规则:堆垛手性数 N 决定 K 谷附近的涡旋星座,每种线偏振总电荷为 N−1,且在三角翘曲与层间偏压下守恒。N≥3 时 K 点保持为精确光学零点(Bernal 双层为唯一例外),N≥4 时钉在 K 点的电荷与偏压无关,卫星半径随翘曲线性标度;带边位移电流随 N 线性增长。
华沙大学物理学院、波兰军事科技大学、IBM Research Zurich 与 CNRS 研究人员在激子极化激元玻色-爱因斯坦凝聚体中观测到超固态量子态,且该现象发生在室温而非接近绝对零度,成果发表于 Science Advances(DOI: 10.1126/sciadv.aee4875)。
合肥强磁场中心(中国科学院)王辉、郑方才团队设计出铝单原子催化剂,将 Al–O4 配位改为非对称的 Al–O3N 结构,抑制钠硫电池多硫化物穿梭。新正极 100 次循环后容量达 1,196 mAh g⁻¹,2,500 次充放电循环每圈容量衰减仅 0.017%。
论文提出热霍尔层析方案,用低温热霍尔电导平台 κxy/T=(π²kB²/6h)CBdG 直接读出手性超导体的 Bogoliubov–de Gennes 陈数整数,无需逐个重建费米面。
Yin Shi 等人推导了计入相位涨落的扭转 d 波超导双层自由能,发现相对相位的量子涨落会大幅压制 d+id′ 手性态的稳定性,使其仅在约 1% Tc 的窄扭转角与温度窗口内存留,并显著削弱 45° 附近的 Josephson 相位锁定。作者指出量子相位涨落是低维层状量子材料中时间反演对称性破缺相出现的基本约束,可解释实验上 TRSB 信号远弱于超导本身且器件间差异大的现象。
Bharathidasan University 等印度机构合成了一种含 Zn、Sn、Ag、Au 的富 Cu 多元素合金,粉末 X 射线衍射确认其为面心立方(fcc)Cu 型结构,磁测量显示低温下出现超导转变,而电阻率仍保持金属行为未降至零。磁性与输运行为的差异表明超导态可能仅局限于样品中的局部或部分区域,即非渗流超导。
基于密度泛函理论与密度泛函微扰理论,University of Rajshahi 团队首次对比研究了氢/硫端基的 V2CSH 与 Nb2CSH 单层,二者均结构与热稳定、呈非磁性多带金属态。电子-声子耦合常数分别为 0.39 和 0.53,在 Allen-Dynes 框架下给出超导转变温度 2.36 K 与 5.27 K。
研究对呈现大反常霍尔效应的 Q=0 反铁磁体 NbMnP 做了 Shubnikov–de Haas 振荡测量,低场区(最高 17.5 T)的 SdH 频率与基于中子衍射确定的 B3g+B2u 非共线磁结构的第一性原理能带计算符合良好,有效质量约为计算带质量的两倍。高场测量至 41.5 T 揭示出伴随 SdH 频谱显著演化的 Lifshitz 转变,说明理解高场磁输运需考虑费米面本身的变化。
研究揭示了迷宫畴 PZT 铁电电容器中偏压依赖的畴翻转路径如何影响瞬态负电容,其迷宫畴主要由 90° 畴壁构成,源于外延膜中应变与成分的局域变化。矢量压电力显微镜、X 射线光电子能谱与能量色散 X 射线谱观测到拉曼模式在"翻转中间态"出现劈裂,极化弛豫图案随偏压变化。相场模拟对"翻转中间态"弛豫的再现与实验结果一致。
理论研究预言 PtBi₂ 窄环的 Little–Parks 振荡在面内磁场下出现非对称性:平均场转变温度在正常磁通反号下不再对称,但保持超导磁通量子周期性,且弱场领先贡献对面内场强为三次方。该非对称性来自三角晶格对称性允许的三个耦合配对通道,单通道时消失,磁通奇分量在面内场旋转 π/3 时变号。计算还显示增大面内磁场可通过配对通道混合提升超导成核温度,为介观环中多分量超导提供磁控手段。
安徽理工大学团队在 {7,3} 开放双曲晶格上研究 Comtet 无序的波函数参与比标度,发现 W/t=0.5 与 W/t=3 时有效指数差分别为 −0.028 和 +0.116,且符号在 N=15435 时保持不变。
一项研究在低温下测量了双层hBN隔离的MoSe2-WSe2异质结中层间激子的谷极化动力学,发现hBN隔离区的层间激子寿命超过2 μs,且谷极化度随时间反常增强。直接接触区激子寿命约40 ns,而hBN隔离区约2000 ns,提高激发功率可使寿命达到约2800 ns。理论模型将这种放大归因于长激子寿命和激子-激子相互作用,为长寿命层间激子用于非线性谷电子学晶体管和放大器奠定基础。
论文对宽 GaAs 量子阱中 ν=1/2 分数量子霍尔态进行自洽子带计算、精确对角化和输运数据再分析。结果显示该量子阱有两个相关子带,冻结第二子带后 ν=1/2 很可能不存在不可压缩态,活跃的第二子带必不可少,基态是两个子带上电子的配对态,处于 Pfaffian 与 331 之间的连续路径上。
ETH Zurich 与 PSI 团队在由正方形和八边形构成的 CaVO 晶格上实现人工自旋冰,通过调节正方形与八边形链长之比 r,在固定晶格常数下实现从 square-冰行为到 kagome-样行为的连续过渡。
基于密度泛函理论计算,研究者构建了立方 α-Sn 的紧束缚模型并引入可变键角以模拟面内应变效应,证实体态同时具有 Z2 拓扑不变量和非零镜像陈数,使 α-Sn 成为罕见的双重拓扑体系。多层 α-Sn 的拓扑相图显示,非平庸量子自旋霍尔态仅在压缩应变且厚度超过五层时出现。研究还发现平庸相与非平庸相中均存在大量位于体能隙内的边缘态,部分局域于侧面,部分位于上下表面。
Physical Review B 发表论文,测量欠掺杂单层铜氧化物超导体 HgBa2CuO4+δ(Hg1201,Tc = 76 K,p = 0.11)在稀释制冷机温度下的面内纵向热导率 κ,提取节点准粒子速度比 vF/vΔ。
对碱金属超氧化物 NaO₂ 的 ²³Na-NMR 研究在 0.3 K、最高 16 T 下测量了 Knight 位移、线宽与自旋-晶格弛豫率 1/T₁。
北京师范大学与浙江大学团队在Physical Review B发表研究,结合面内单轴应变与直接c轴压缩,在kagome金属CsV3Sb5中独立分辨A1g,1与A1g,2对称应变通道。
南京大学团队利用飞行时间中子谱学在宽能量与动量范围内测量了范德瓦尔斯反铁磁体 NiBr2 的磁激发,观测到清晰的磁振子色散,可用含至第三近邻 Heisenberg 交换、层间耦合和单离子各向异性的最小双线性哈密顿量的线性自旋波理论定量复现,无需引入 Kitaev 相互作用。
ORNL 研究人员利用 Spallation Neutron Source 的中子衍射发现,对交变磁体候选材料六方 MnTe 和 H-FeS 施加机械应变可改变磁畴的相对布居,并伴随反常霍尔效应的变化,从而在不改变化学成分的前提下调控磁性与电输运。
Gallegos、Millis与White用密度矩阵重整化群(DMRG)计算三角晶格Hofstadter-Hubbard模型,通过空间依赖的Hubbard相互作用在同一圆柱上构造整数量子Hall(IQH)相与手性自旋液体(CSL)相的界面,发现该IQH-CSL界面束缚着唯一的无自旋带电激发。
研究发现一种蜜蜂用强韧、防水的聚酯材料筑巢,这种可生物降解的塑料为可持续材料研究提供了新思路。
首尔大学等机构研究团队在 Nature Physics 发表论文,报告通过机械剥离实现单层 van der Waals kagome 材料 A2T3X4,并用 nano-ARPES 在费米能级附近观测到平带电子态。