来源：中国科学院物理研究所近年来，对新型量子材料的研究持续升温，其中烧绿石铱酸盐（化学式为R2Ir2O7，R代表钇或稀土元素）因其独特的强自旋轨道耦合、电子关联和几何阻挫特性而备受关注，被认为是探索奇异量子现象的理想平台。理论上预测其可能存在多种非常规基态，例如量子自旋液体、外尔半金属、轴子绝缘体、拓扑绝缘体等。然而，由于高质量单晶的制备极其困难，以及对低维结构的调控和表征技术难度大，长期以来，对烧绿石铱酸盐中奇异量子态的实验研究进展缓慢，许多理论预言难以得到验证。针对以上问题，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室SF06课题组的刘笑然特聘研究员积极开展国际合作，利用脉冲激光沉积技术成功制备了高质量的(111)取向Y2Ir2O7单晶薄膜，运用磁输运测量技术、同步辐射共振X射线衍射和共振非弹性X射线散射技术，观测到烧绿石铱酸盐薄膜中奇异的手征自旋液体量子态。该工作着重研究了不同厚度的 (111) 取向 Y2Ir2O7 薄膜。实验结果显示，在100nm薄膜中，低温条件下呈现出长程反铁磁有序，这与体材料特性一致。而当薄膜厚度减至30nm时，长程磁有序消失，出现一种能持续到5K的量子无序态。运用磁输运测量手段，他们探测到30nm薄膜在约125K以下存在内禀的反常霍尔效应，这意味着其中可能存在手性短程自旋关联；同时，共振非弹性X射线散射结果证实该量子无序态具...
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来源：北京理工大学近日，北京理工大学物理学院王秩伟教授、姚裕贵教授团队与普林斯顿大学M.Z.Hasan团队合作在新型笼目晶格超导体CsV₃Sb₅中取得重要进展。通过多种高精度测量技术发现了CsV₃Sb₅两种截然不同的超导状态，揭示了其复杂的多能隙特性。这一成果为理解超导材料中电子行为的多样性提供了关键线索，相关研究成果以“Unconventional gapping behaviour in a kagome superconductor”为题发表在《Nature Physics》上。北京理工大学物理学院博士后李永恺（现为北理工长三角研究院副研究员）为论文共同第一作者，王秩伟教授为共同通信作者。笼目晶格材料因其独特的几何结构和丰富的量子现象而备受关注。CsV₃Sb₅ 作为一种典型的笼目晶格超导材料最近受到了广泛的研究，北理工团队在之前的研究中也取得了一系列进展，包括发现手性电荷序、向列电子相、多条穿过费米能级的能带结构、无节点各向同性超导能隙、超导态相关的范霍夫情景、超导二极管效应、剩余费米弧、磁性超导态、时间反演对称性破缺等等。更多实验结果显示该材料更像是一类非常规超导材料。在本工作中，通过电输运、热输运及热容测量，研究团队发现CsV₃Sb₅ 的超导相图上显示两种明显不同的超导态，高温超导态（约3.5 K 以上）的超导能隙主要在一个电子带中形成；低温超导态（约1 K 以下）在另一...
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来源：上海科技大学近日，上海科技大学物质科学与技术学院刘巍教授课题组和于奕教授课题组合作，在《科学·进展》（Science Advances）上发表了题为“Textured Lithium Ceramics Prepared by Gas-Solid Reactive Sintering”的研究论文。该研究利用气固反应烧结法成功制备了多种具有织构特征的块体锂陶瓷（包括电解质与电极材料），通过调控晶粒形貌与晶体结构构建了更为高效的锂离子传输路径，极大提升了电解质以及电极材料的离子传输性能，推动了全固态锂电池向更高能量密度、更长使用寿命和更安全的方向发展。传统陶瓷电解质和电极材料的内部一般由大量的等轴晶紧密结合组成，这些晶粒在排列以及晶体学取向上均呈现无规则的随机分布。因此，离子在这些材料内部的传输可分为晶粒内部传输和晶粒间传输两个过程。然而，晶界处成分与结构极为复杂，导致离子穿越晶界平面的阻抗远大于晶粒内部，这严重限制了离子的快速传输，制约着陶瓷基全固态电池的发展。为解决这一问题，团队开创性地提出利用气固反应烧结法制备得到了具有织构特征（织构：多晶体中晶粒的排列或晶体学取向在某些方向上呈现规则性排列）的陶瓷电解质（Li7La3Zr2O12，LLZO）以及电极材料（Li2MnO3, LMO和LiCoO2, LCO）。所有材料内部均由垂直于表面的大尺寸柱状晶组成，其中单个LLZ...
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来源：中国科学院物理研究所铜基过渡金属氧化物在凝聚态物理和材料科学领域备受关注，例如La2-xBaxCuO4的高温超导行为、LaCu3Fe4O12的电荷转移现象等已得到广泛研究。这些独特的物理性质与铜离子多样化的外层电子构型及丰富的配位几何密切相关。对于六配位八面体晶体场，绝大多数CuO6八面体发生拉长畸变而不是压缩畸变，目前对于这一现象并没有完整统一的解释。不同于拉长畸变下贡献磁性的轨道为面内的，压缩畸变下贡献磁性的轨道为z方向的。根据GKA规则，不同方向的轨道交叠将对磁交换作用以及自旋结构产生显著改变。如何在晶体结构内部实现具有压缩畸变的CuO6八面体，以及利用不同的轨道磁性贡献来调控自旋结构是一个极具挑战的科学问题。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室龙有文研究员团队，通过与所内外团队的密切合作，利用高压高温实验手段成功制备了新型反铁磁体CaCuFe2O5，发现该材料具有强压缩畸变的CuO6八面体结构，且Fe³⁺离子形成S=5/2的锯齿形自旋梯子，并组成具有自旋阻挫的Fe₂O₅平面层。具体实验测试表明CaCuFe2O5在165K以下出现长程反铁磁序，中子粉末衍射精修揭示了奇异的C型反铁磁构型，传播矢量为k=(1,0,0)，与同晶体结构的CaFeFe2O5的磁结构完全不同。进一步利用海森堡模型分析，发现这种C型自旋构型正是由于Cu2+在压...
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