重费米子超导

重费米子材料作为典型的强关联电子体系,具有丰富的物理内涵。重费米子超导也因复杂的电子间相互作用而具有多种不同的超导配对机理。文章以几个典型的重费米子超导体(CeCu₂Si₂、CeMIn₅、UTe₂)为例,介绍其基本物理性质,其中重点讨论超导与反铁磁、铁磁之间密不可分的竞争/共存关系。另外,文章还讨论空间反演中心/时间反演对称性破缺对重费米子超导体序参量的影响。最后,简单介绍了几种比较特殊的竞争序诱导的重费米子超导态。     

重费米子超导与竞争序

与其他非常规超导系列相比, 重费米子超导体往往具有丰富多样的竞争序, 超导与各种竞争序相伴而生, 电子配对与反铁磁涨落、铁磁涨落、价态涨落、电四极矩涨落等量子临界涨落密切相关, 扩充了非常规超导的研究内容. 重费米子材料中的f电子往往同时参与超导与各种竞争序的形成, 表现出局域与巡游的二重性. 重费米子二流体理论为理解重费米子超导与竞争序的关系提供了新的思路.     

重费米子超导理论和材料研究进展

重费米子超导体是一类典型的强关联和非常规超导系统,超导的产生与量子临界涨落有着紧密的关系.在实际材料中,不同结构体系的重费米子超导体往往表现出非常不同的竞争序和超导性质,表明f电子的行为对材料的结构特征具有敏感依赖性.特别是最近几年的超导实验研究,表明具体材料的实际电子结构对重费米子超导的性质具有重要影响.本文将简要介...     

磁性量子相变

量子相变广泛存在于关联电子材料体系中,与非常规超导和奇异金属行为有着紧密的联系。近年来,人们对量子相变的认识正在不断深入,不同类型的量子相变相继被发现。揭示量子相变的普适分类,发展和完善量子相变理论,探索量子临界点附近的呈展量子态及其产生机理是当前量子相变研究的热点。文章简要介绍磁性量子相变的一些最新研究进展以及面临的挑战。     

稀土元素三角格子体系中的阻挫磁性与量子涨落

稀土元素三角格子阻挫体系在近几年受到了广泛的关注,稀土元素中存在较强的自旋轨道耦合作用,容易形成各向异性的磁相互作用,结合复杂的晶体场结构,可以产生很多新奇的物理性质,实现包括量子自旋液体、内禀量子伊辛磁体和隐藏序在内的一系列新奇量子态。文章以最近的中子散射研究为例,介绍稀土元素三角格子体系中的新奇磁关联与量子涨落现象。     

人工自旋冰中阻挫现象的研究进展

磁学中的阻挫现象近些年来是实验及理论研究的热点.本文就磁学中阻挫研究的新进展进行了介绍.描述了用显微刻蚀制备的人工自旋冰的研究,讨论了其潜在的应用前景以及计算机模拟的结果.     

重费米子超导体中的超声Plasmon模

将重费米子超导体看成由s电子和f电子组成的系统,得到了一种可能的低能元激发模——超声Plasmon。证明在一定条件下,电子间通过交换这种低能集体元激发模,除了可导致s电子形成Cooper对外,同时还可导致s-f电子间混合对的形成。对系统的介电函数作了RPA近似计算,得到了超导转变温度的表达式,并讨论了混合对效应。另外,通过对比热反常的分析,讨论了在重费米子超导体中存在超声Plasmon模的可能性。     

重费米子超导体UPd2Al3与常规超导体Nb之间波函数的量子相干效应

超导体的电子波函数对称性一直是引人注目的重要问题。本研究了波函数为Ｐ态或ｄ态的“高温”重费米子超导体ＵＰｄ２Ａｌ３（Ｔｃ￣２Ｋ）与Ｓ态的常规超导体Ｎｂ之间的量子相干效应。精确测量表明，在一个包括由上述两种超导体组成的Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ结的超导环中，有持续电流产生，且环中磁通是量子化的，每一个磁通量大小为（０．９９±０．０３）ｈ／２ｅ，明确无误的表明这一复合系统中两种对称性不同的波函数位相相干。此     

有限温度张量重正化群方法及其在阻挫量子磁性研究中的应用

阻挫量子磁体中的新奇物态与效应是凝聚态物理研究的重要前沿方向,因其与高温超导、拓扑量子计算等的密切联系,近年来吸引了人们浓厚的研究兴趣。实验上,阻挫自旋液体候选材料的 新进展层出不穷,人们系统地研究了若干三角晶格、笼目晶格和六角Kitaev 阻挫磁体等材料,发 现其在一定条件下展现出自旋液体态的特征,但澄清其中的量子物态是充满挑战的量子多体问题。 作者最近的工作指出,可以从有限温度张量重正化群多体计算入手,开展热力学性质的精确计算 与分析,确定阻挫磁体的微观自旋模型,做出进一步理论预言并开展实验验证,从而建立量子磁性 系统的多体计算精确研究方案。有限温度张量重正化群方法是计算大尺寸二维阻挫量子自旋模型 有限温度性质的有力工具,在本文中作者首先介绍新近发展的系列张量重正化群方法,包括线性 和指数张量重正化群等。随后,作者讨论有限温度张量方法在三角晶格量子伊辛磁体TmMgGaO4 和六角晶格Kitaev 磁体α-RuCl3 的微观自旋模型中的具体应用：通过高精度和全面的多体计算, 揭示出其中存在演生U(1) 对称性与拓扑相变,以及高场量子自旋液体态等新颖的结论,这些理 论预言也陆续被实验所证实。通过上述实例,作者展示了有限温度张量重正化群计算方法在自旋 液体候选材料研究中的应用价值,并期待这些方法能在强关联量子物质研究中发挥重要作用。     

压力环境下重费米子体系的物性探索

@@@@重费米子体系是近藤晶格中的强关联电子系统,它由于电、磁等相互作用的竞争呈现出丰富的电子基态,而且由于各种相互作用的能量尺度较小,它会对外界参量(压力、掺杂、磁场)的调控比较敏感。文章论述了重费米子体系的基本性质和它在压力环境下的物性演变以及相关的量子临界现象。超导态一般会出现在量子临界点附近,文章特别以“115”超导体系为例,讲述了超导态与其他长程序共存时可能出现的纹络化结构,介绍了如何运用压力下的谱学测量(如转角比热、软点接触隧道谱)来研究压力下重费米子体系的物性特别是超导序参量的对称性。     

压力环境下重费米子体系的物性探索

重费米子体系是近藤晶格中的强关联电子系统,它由于电、磁等相互作用的竞争呈现出丰富的电子基态,而且由于各种相互作用的能量尺度较小,它会对外界参量(压力、掺杂、磁场)的调控比较敏感。文章论述了重费米子体系的基本性质和它在压力环境下的物性演变以及相关的量子临界现象。超导态一般会出现在量子临界点附近,文章特别以“115”超导体系为例,讲述了超导态与其他长程序共存时可能出现的纹络化结构,介绍了如何运用压力下的谱学测量(如转角比热、软点接触隧道谱)来研究压力下重费米子体系的物性特别是超导序参量的对称性。     

Majorana费米子与拓扑量子计算

1937年,Majorana发现Dirac所提出的相对论性协变的电子波动方程,在另一个表象下所得到解可以描述不带电荷的费米子,具有与Dirac费米子不同的性质。在基本粒子领域,对这种Majorana费米子的寻找至今一直在进行中;而在凝聚态物理领域,对拓扑超导体和分数量子霍尔态的研究,人们已经发现了与Majorana费米子有相同行为的准粒子。特别是在二维拓扑超导体系中出现的涡旋元激发包含了零能量的Majorana准粒子,它们在交换操作下表现出非阿贝尔的统计性质,因而有望借以实现拓扑量子计算。文章系统地介绍了凝聚态物质系统中获得Majorana费米子的理论模型和物理实现,并进一步介绍了与之相关的拓扑量子计算的实现方法。     

量子自旋液体的实验研究进展

量子自旋液体是指由于其中存在的强量子涨落导致自旋即使在零温极限下也不形成磁有序的一种新的自旋量子态。区别于传统的磁有序材料,它的基态没有确定的序参量来表示,并且不伴随任何自发的对称性破缺,超越了朗道相变理论所能描述的物相范畴,代表了一种新奇的量子物态,具有非常高的理论研究价值。这一全新的物态被认为与非常规超导机制之间有着十分紧密的关系。同时在未来的量子计算方面有着非常诱人的应用前景,因此一直以来备受关注。虽然量子自旋液体理论经过近半个世纪的积淀有了长足的发展,但是由于候选材料稀少,实验测量条件苛刻等多种因素制约,导致实验方面的进展相对缓慢。近年来各项实验技术的进步和成熟为量子自旋液体候选材料的测量表征提供了有利条件,加快了实验工作的推进速度。本文将从实验的角度介绍 (1) 几何阻挫量子自旋液体候选材料,包括三角晶格化合物 YbMgGaO量子自旋液体是指由于其中存在的强量子涨落导致自旋即使在零温极限下也不形成磁有序的一种新的自旋量子态。区别于传统的磁有序材料,它的基态没有确定的序参量来表示,并且不伴随任何自发的对称性破缺,超越了朗道相变理论所能描述的物相范畴,代表了一种新奇的量子物态,具有非常高的理论研究价值。这一全新的物态被认为与非常规超导机制之间有着十分紧密的关系。同时在未来的量子计算方面有着非常诱人的应用前景,因此一直以来备受关注。虽然量子自旋液体理论经过近半个世纪的积淀有了长足的发展,但是由于候选材料稀少,实验测量条件苛刻等多种因素制约,导致实验方面的进展相对缓慢。近年来各项实验技术的进步和成熟为量子自旋液体候选材料的测量表征提供了有利条件,加快了实验工作的推进速度。本文将从实验的角度介绍(1)几何阻挫量子自旋液体候选材料,包括三角晶格化合物YbMgGaO_4和YbZnGaO_4、κ-(BEDT-TTF)_2Cu_2(CN)_3、EtMe_3Sb[Pd(dmit)_2]_2和kagome格子化合物ZnCu_3(OH)_6Cl_2;(2)Kitaev量子自旋液体候选材料铱氧化物(Na_2IrO_3与α-,β-,γ-Li_2IrO_3)和α-RuCl_3。文章将着重介绍近年来在量子自旋液体实验方面的进展,之后做一个简单的总结,最后对量子自旋液体的未来发展做一个展望。     

重费米子材料中的反常物性

重费米子研究对探索强关联电子体系新奇量子现象的组织原则具有重要的意义。文章介绍了作者近年来对重费米子材料正常态反常性质的研究进展,揭示了重电子的普适温度演化行为和Fano干涉效应,为理解重费米子物理和探索非常规超导机理提供了新的思路。     

重费米子材料中的反常物性

重费米子研究对探索强关联电子体系新奇量子现象的组织原则具有重要的意义。文章介绍了作者近年来对重费米子材料正常态反常性质的研究进展,揭示了重电子的普适温度演化行为和Fano干涉效应,为理解重费米子物理和探索非常规超导机理提供了新的思路。     

重费米子二流体理论

强关联电子同时表现出局域和巡游的二重性,这是量子力学波粒二象性在凝聚态物理领域 的表现,也是导致强关联材料中各种新奇量子效应的根源。本文以重费米子材料为例,探讨强关 联f 电子在该类材料中局域和巡游二重行为的实验表现,重点介绍重费米子的二流体唯象理论。 这一理论成功解释了众多先前无法解释的实验现象,揭示了重费米子体系复杂行为背后的统一物 理起源,为理解强关联系统包括铜氧化物和铁基超导材料中电子的奇异行为提供了一种新的思 路,亟待更加深入的理论和实验探索。     

在重费米子体系中发现外尔费米子激发

凝聚态物质中的拓扑序和拓扑相变是物理学中的一个重要发现,它突破了基于对称性破缺的经典朗道理论,解释了包括涡旋激发、量子霍尔效应等在内的许多新现象。近年来,人们在凝聚态材料中发现了一系列受对称性保护的拓扑量子物态,例如拓扑绝缘体、狄拉克半金属、外尔半金属等相似文献   

自旋阻挫三角链的热容量

采用Jordan-Wigner变换和Bogoliubov理论研究三角链的热容量.结果表明,在无外磁场条件下,系统的热容量随阻挫强度的增加双峰结构逐渐消失,这是由于系统二聚化态的反铁磁热力学激发.当阻挫为0.2并加入外场时,系统的热容量曲线的双峰结构消失,这是由于系统长程磁有序的产生.     

马约拉纳费米子与杂质自旋相互作用的热偏压输运

本文研究量子输运中马约拉纳费米子与杂质自旋的相互作用,发现系统能够产生温差驱动的自旋相关电流,得到了马约拉纳费米子导致的热自旋流.在大温差下,马约拉纳费米子与量子点强耦合时,电流与门电压趋于线性关系,体现了马约拉纳费米子的鲁棒性,且马约拉纳费米子导致的自旋流具有振荡特性,其零点个数与杂质自旋角量子数相关.     

两腿XXZ自旋梯子模型的量子相变与量子临界现象

对于无限大尺寸两腿自旋1/2的XXZ自旋梯子模型,通过运用基于随机行走的张量网络(TN)算法数值模拟出基态波函数,首次尝试研究自旋梯子模型的约化保真度、普适序参量、纠缠熵等物理观测量,并系统研究基态保真度的三维挤点与二维分叉、约化保真度的分叉、局域序参量、普适序参量、纠缠熵和量子相变之间存在的关联关系.基于张量网络表示的算法在任意随机选择初始状态时,可以得到两腿XXZ量子自旋梯子系统简并的对称破缺基态波函数,该基态波函数是由于Z2对称破缺引起的.本文期望所提供的方法可为进一步研究凝聚态物质中热力学极限下的强关联电子量子晶格自旋梯子系统的量子相变和量子临界现象提供一种更有效的强大的工具.