
2024-07-05
研究團(tuán)隊(duì)在基于電荷密度波(TaSe4)2I和TaS3一維納米線中發(fā)現(xiàn)了一種新型的電驅(qū)動(dòng)型量子振蕩現(xiàn)象,即電壓V隨著電流倒數(shù)1/I呈現(xiàn)出周期性的振蕩。從現(xiàn)象上看,這種以1/I為周期的振蕩與以1/B為周期的dHvA、SdH磁驅(qū)動(dòng)量子振蕩有異曲同工之妙。
凝聚態(tài)物理體系中磁場驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致的幾類量子振蕩現(xiàn)象大都非常優(yōu)美,它們的出現(xiàn)都與一些特定的物理機(jī)制有關(guān)。例如,在超導(dǎo)環(huán)的Little-Parks實(shí)驗(yàn)中可觀測到超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度(Tc)隨磁場(B)的周期性振蕩;在介觀導(dǎo)體環(huán)中出現(xiàn)以B為振蕩周期的Aharonov-Bohm和Altshuler-Aronov-Spivak振蕩。上述兩種量子振蕩都涉及磁通量子化現(xiàn)象。再如,在de Haas–van Alphen (dHvA) 和 Shubnikov–de Haas (SdH)效應(yīng)中,一些可觀測物理量表現(xiàn)出以1/B為...
2024-07-05
研究團(tuán)隊(duì)長期致力于自主研發(fā)飛秒時(shí)間分辨非共線光參量放大瞬態(tài)熒光光譜探測技術(shù),目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高時(shí)間分辨率(<80fs)、高光學(xué)增益(>106)、寬光譜測量帶寬(>150nm)、高探測靈敏度(<15光子/脈沖)等優(yōu)異技術(shù)指標(biāo),達(dá)到國際領(lǐng)先水準(zhǔn)。而近期通過采用創(chuàng)新的錐形熒光收集和環(huán)狀放大方案,極大抑制此裝置中量子噪聲漲落的影響,將其信噪比提高了一個(gè)量級。該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用此技術(shù),針對典型光合體系內(nèi)的超快激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了一系列研究,揭示了高等植物葉綠素a分子在溶液環(huán)境以及捕光天線LHCII中電子激發(fā)態(tài)上的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)移、光合細(xì)菌反應(yīng)中心的能量轉(zhuǎn)移機(jī)制及電荷分離過程。
在自然界的光合系統(tǒng)中,由捕光天線內(nèi)色素分子吸收太陽光能,并將其激發(fā)態(tài)能量傳遞給反應(yīng)中心驅(qū)動(dòng)后續(xù)的電荷分離等過程,這些通常發(fā)生在幾十飛秒到幾十皮秒的時(shí)間尺度。得益于時(shí)間分辨光譜技術(shù)的發(fā)展,光合體系的超快激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)得到了廣泛研究。近年來的最新結(jié)果表明,色素分子的振動(dòng)模式與電子態(tài)之間的耦合在促進(jìn)光合體系高效能量轉(zhuǎn)移與電荷分離等過程中發(fā)揮著重要的作用。特別電子振動(dòng)相干耦合效應(yīng),被認(rèn)為是揭示光合體系中...
2024-06-04
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展出超重力離心熔煉的方法,在接近平衡狀態(tài)下制備出具有成分和結(jié)構(gòu)梯度的三元MgZnY高通量合金樣品庫,進(jìn)而發(fā)展出高通量氣相脫合金技術(shù),通過集成高通量方法,成功探索出多種能夠構(gòu)建具有不同形態(tài)的金屬間化合物Zn2Y1納米多孔前驅(qū)體合金。這種集成的高通量方法大大簡化了多孔材料的探索和開發(fā),為探索多組元多孔合金提供了新的有效途徑。
多孔材料具有高比表面積、高導(dǎo)電性、開放和可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu),在催化、傳感、燃料電池、驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。脫合金提供了一種簡單而高效的方式來構(gòu)建納米多孔結(jié)構(gòu),常見的脫合金技術(shù)包括:化學(xué)/電化學(xué)脫合金、液態(tài)金屬脫合金和真空氣相脫合金等。以電化學(xué)脫合金為例,通過選擇合適的電解液,選擇性地溶解活潑的元素,剩余相對穩(wěn)定的元素在表面擴(kuò)散作用下自組織形成雙連續(xù)多孔結(jié)構(gòu)。然而這一方法僅適用于制備貴金屬或易...
2024-04-15
研究團(tuán)隊(duì)在基于非常規(guī)金屬材料NiTe2的約瑟夫森結(jié)研究中觀測到邊界態(tài)超流信號,并發(fā)現(xiàn)通過施加平行于電流方向的磁場,可以快速抑制體態(tài)超流并保留邊界態(tài)超流,即磁場對超流的“過濾”效應(yīng)。進(jìn)一步的理論計(jì)算指出NiTe2中存在非常規(guī)的阻塞棱態(tài),且理論預(yù)測的自旋綁定特性與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相呼應(yīng),指向棱態(tài)超流的存在。
量子材料中存在的邊界態(tài),包括三維拓?fù)洳牧现械亩S表面態(tài)、二維拓?fù)洳牧现械囊痪S邊緣態(tài)以及高階拓?fù)洳牧现械囊痪S棱態(tài)、角態(tài)等,一直以來都引人關(guān)注。最近發(fā)現(xiàn)的非常規(guī)阻塞(obstructed)原子材料因?yàn)閾碛凶枞吔鐟B(tài)而引起了廣泛的研究興趣,其阻塞態(tài)源于這類非常規(guī)材料的電子電荷中心與原子位置不重合。這些邊界態(tài)中的電子往往具有獨(dú)特的行為,如低耗散的輸運(yùn)、自旋動(dòng)量鎖定及自旋極化等。此外,探索這類邊界態(tài)中誘導(dǎo)的超導(dǎo)電...
2024-04-08
研究人員利用偏振拉曼光散射技術(shù)對籠目超導(dǎo)體CsV3Sb5進(jìn)行了系統(tǒng)研究,揭示了其中存在的堆垛有序-無序相變行為,這為理解該材料中多種關(guān)聯(lián)電子物態(tài)之間的反常競爭行為提供了重要的結(jié)構(gòu)信息。
二維籠目晶格材料體系具有獨(dú)特的晶格結(jié)構(gòu)以及非平庸的拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu),如范霍夫奇點(diǎn)、平帶以及狄拉克錐等,為研究幾何阻挫、電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)以及拓?fù)淞孔游飸B(tài)等新奇物性提供了一個(gè)全新平臺。另一方面,伴隨著二維材料的深入研究,人們逐漸意識到堆疊方式是調(diào)控材料物性的一個(gè)關(guān)鍵自由度,在對稱性破缺以及多種演生現(xiàn)象等方面發(fā)揮著重要作用。近年來,籠目超導(dǎo)體CsV3Sb5引起了人們廣泛的研究興趣,呈現(xiàn)出一系列新穎的關(guān)聯(lián)現(xiàn)象,如電荷...
2024-04-07
研究人員成功在3d強(qiáng)電子關(guān)聯(lián)氧化物CaMnO3(CMO)中引入5d強(qiáng)SOC氧化物SIO并制備成高質(zhì)量的超晶格([In/Mn]m)樣品,其中SIO與CMO的總厚度固定在24個(gè)(m×n=24)原胞層。隨著周期數(shù)m的增加,體系發(fā)生了金屬-非金屬轉(zhuǎn)變,并且轉(zhuǎn)變溫度隨周期數(shù)m的增加而升高。通過詳細(xì)的低溫磁電阻分析表明,體系的金屬-非金屬轉(zhuǎn)變源于SOC和EEC之間的反相關(guān)性。準(zhǔn)二維特性的EEC能夠影響界面處SIO層的SOC強(qiáng)度,并向SIO內(nèi)部延伸一定的深度。
作為5d過渡金屬氧化物的典型代表之一,鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的SrIrO3(SIO)中自旋-軌道耦合(SOC)及電子關(guān)聯(lián)能(U)相當(dāng),二者的相互競爭使得SIO中存在豐富多彩的新奇量子效應(yīng),如金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變,順磁-反鐵磁轉(zhuǎn)變、以及Mott絕緣體-Slater絕緣體中間態(tài)。在3d?-?5d氧化物異質(zhì)界面上,3d體系引入的強(qiáng)電子-電子關(guān)聯(lián)(EEC)能夠調(diào)控界面附近電子的相互作用從而誘導(dǎo)出新奇物性。然而有關(guān)3d?-?5d界面處相互作用的物理機(jī)制,目前研究的還...
2024-03-18
研究團(tuán)隊(duì)通過將有機(jī)長鏈引入三維塑晶鹵化銨中,體系(CH3–(CH2)n-1)2NH2X(X表示鹵素)表現(xiàn)出層內(nèi)強(qiáng)氫鍵作用力和層間弱vdW作用力,形成二維結(jié)構(gòu),DSC測試證實(shí)其相變具有高熵變、低滯后特征。利用單晶XRD、粉末XRD、紅外光譜及分子動(dòng)力學(xué)模擬等手段,確定了二維體系中低壓驅(qū)動(dòng)的可逆龐壓卡效應(yīng)機(jī)制。
由磁場、電場、靜水壓力場、單軸應(yīng)力場等外場驅(qū)動(dòng)固態(tài)體系發(fā)生相變從而產(chǎn)生的熱效應(yīng)為固態(tài)卡效應(yīng)(磁卡、電卡、壓卡及彈卡效應(yīng)),借助這些效應(yīng),能夠獲得清潔高效的新型制冷手段。在壓卡材料中,多元醇塑晶的出現(xiàn)使卡效應(yīng)大小實(shí)現(xiàn)數(shù)量級的提升,數(shù)值與商用制冷劑氟利昂持平。然而,由于其固有的緊密三維氫鍵結(jié)構(gòu),使相變過程中體積變化較小,對壓力響應(yīng)不敏感,同時(shí)兩相間較大的幾何不兼容性引起顯著的相變滯后效應(yīng),造成低壓...
2024-01-18
研究團(tuán)隊(duì)在基于InAs0.92Sb0.08半導(dǎo)體納米線的可調(diào)門約瑟夫森結(jié)中測量到多種電荷態(tài)(單電荷、多電荷和Cooper對)來回隧穿的相干時(shí)間,以及Cooper對的宏觀相干性到微觀粒子相干性的轉(zhuǎn)變。
相干性和隧穿效應(yīng)在量子現(xiàn)象中扮演著重要角色。在隧穿事件中,粒子在勢壘中所需的隧穿時(shí)間一直存在著爭議。當(dāng)涉及多粒子過程時(shí),這個(gè)問題將變得更加復(fù)雜。當(dāng)多粒子在勢壘兩側(cè)來回隧穿時(shí),其量子相干時(shí)間是值得研究的重要物理問題。約瑟夫森結(jié)為研究多粒子的隧穿過程提供了理想平臺。當(dāng)施加電壓時(shí),多重安德烈夫反射過程提供了多粒子相干隧穿的機(jī)制;在超導(dǎo)能隙邊,將發(fā)生單粒子隧穿;在電壓為零時(shí),將發(fā)生Cooper對的隧穿。利用...
2024-01-10
研究團(tuán)隊(duì)通過極低溫下的熱力學(xué)測量、中子衍射實(shí)驗(yàn),結(jié)合量子多體理論計(jì)算,在鈷基三角晶格材料Na2BaCo(PO4)2中發(fā)現(xiàn)了一種新型量子物態(tài),即自旋超固態(tài)(兼具自旋固態(tài)序和自旋超流序)的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)證據(jù),并在自旋超固態(tài)相內(nèi)觀測到了該材料超越傳統(tǒng)順磁鹽的巨大磁卡效應(yīng)。
量子磁體中如果存在自旋阻挫效應(yīng),體系中的自旋交換相互作用將會(huì)相互競爭,導(dǎo)致經(jīng)典基態(tài)無法滿足能量最低的要求。因此,在阻挫量子磁性體系中探索新型量子物態(tài)是凝聚態(tài)物理的一個(gè)重要研究方向。此外,利用新型量子物態(tài)的豐富低能激發(fā)和相應(yīng)的量子臨界物態(tài)調(diào)控,有可能獲得高效的固態(tài)制冷效應(yīng),相關(guān)研究正在逐步發(fā)展成為一個(gè)新興的研究方向,研究成果有望為低溫固態(tài)制冷提供新的思路和解決方案,緩解低溫研究領(lǐng)域面臨的氦氣短缺...
2023-12-21
研究人員在“呼吸型”Kagome結(jié)構(gòu)的范德瓦爾斯材料Nb3Cl8中明確發(fā)現(xiàn)了這類Mott絕緣體,可用單帶Hubbard模型完美描述。
在沒有相互作用或者只存在弱相互作用的體系中,能帶理論能夠很好地描述材料的電子結(jié)構(gòu),并據(jù)此區(qū)分金屬(部分填充)和絕緣體(全空或全滿)。然而,這種理解并不完整,因?yàn)槎囿w相互作用可能導(dǎo)致能帶理論的失效,典型案例即為Mott絕緣體。在能帶理論中,半填充的能帶應(yīng)表現(xiàn)為金屬態(tài)。然而,由于強(qiáng)電子-電子相互作用,實(shí)際上呈現(xiàn)為絕緣態(tài),即Mott絕緣體。從Mott絕緣體出發(fā),可以引發(fā)許多有趣的強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理現(xiàn)象,如高溫超導(dǎo)、量子自...
2023-12-11
研究團(tuán)隊(duì)證明了二階拓?fù)浣^緣體Ta2Pd3Te5的邊緣態(tài)具有高度穩(wěn)定、可延展和易調(diào)控的Luttinger液體行為,使其不僅成為研究和調(diào)控相互作用的新拓?fù)潴w系,也為拓?fù)洳牧显诘蜏仉娮訉W(xué)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用提供了出口。
從量子霍爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)至今的四十余年間,拓?fù)潴w系一直是凝聚態(tài)物理研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一,特別是在關(guān)聯(lián)電子體系的拓?fù)湮飸B(tài)方面發(fā)現(xiàn)了十分豐富的物理現(xiàn)象,如分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)、拓?fù)淠亟^緣體、強(qiáng)關(guān)聯(lián)陳絕緣體、量子自旋液體、拓?fù)涑瑢?dǎo)等等。然而,目前能夠?qū)ο嗷プ饔脧?qiáng)度進(jìn)行可控調(diào)節(jié)和定量研究的拓?fù)潴w系仍然較少。最近,中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心Q02/HX-Q02課題組的沈潔特聘研究員、呂力研究員、屈凡明...
2023-10-10
研究團(tuán)隊(duì)以UTEM為平臺,基于光誘導(dǎo)近場電子顯微學(xué)(PINEM)的方法對銀納米線周圍的表面等離極化激元(SPP)近場進(jìn)行了觀測。通過能量過濾像和電子能量損失譜,觀察到了多模式的表面等離激元共振和二次諧波的產(chǎn)生,并展示了激光偏振對納米線兩側(cè)等離激元波長和對稱性的調(diào)控。該工作揭示了銀納米線周圍量子態(tài)的布居。
近年來,超快透射電子顯微鏡(UTEM)在表征物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的超快動(dòng)力學(xué)過程上取得了一系列成果。由于綜合了超高的時(shí)間分辨率(飛秒量級)和空間分辨率(埃量級),UTEM在研究微觀超快過程有著顯著的優(yōu)勢,受到了諸多國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心A06組的李建奇,楊槐馨研究員團(tuán)隊(duì),基于JEOL-2100F場發(fā)射透射電子顯微鏡,成功搭建了國內(nèi)第一臺基于肖特基場發(fā)射電子槍的UTEM(Ultramicroscopy...
2023-09-26
激子是一類由電子-空穴對通過庫侖相互作用束縛而形成的準(zhǔn)粒子。激子不但為探索新奇的量子現(xiàn)象提供了基礎(chǔ),還在發(fā)展新一代光電器件的過程中扮演著重要的角色,因此引起了人們的廣泛關(guān)注。由于在半導(dǎo)體或絕緣體中注入自由載流子可影響其介電背景,導(dǎo)致激子束縛能被屏蔽以及激子特征強(qiáng)度被減弱,所以,激子一般在具有低載流子濃度的半導(dǎo)體或絕緣體中可被觀察到。當(dāng)半導(dǎo)體或絕緣體中載流子濃度高于莫特濃度時(shí),體系將發(fā)生絕緣體-金...
2023-06-16
研究團(tuán)隊(duì)在新型鉭酸鉀異質(zhì)界面超導(dǎo)體中觀測到面內(nèi)空間二度旋轉(zhuǎn)對稱性的混合宇稱型非常規(guī)超導(dǎo)電性,為進(jìn)一步理解異質(zhì)界面超導(dǎo)體中的電子運(yùn)動(dòng)物理規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。
在異質(zhì)界面系統(tǒng)中,由于存在著異質(zhì)界面間的相互耦合和界面對稱破缺促使該系統(tǒng)中的電子電荷、自旋和軌道以及晶格自由度之間的激烈相互作用、相互影響,體系將呈現(xiàn)出許多豐富的不同于塊體材料的新穎量子物性,特別是新穎界面超導(dǎo)電性。對它的研究也已經(jīng)成為當(dāng)前前沿凝聚態(tài)物理學(xué)的熱點(diǎn)和重點(diǎn)研究方向之一,也有望從中獲得新的物理線索為理解非常規(guī)超導(dǎo)電性產(chǎn)生的背后物理機(jī)制,實(shí)現(xiàn)可能存在的更高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的異質(zhì)界面超導(dǎo)體。...
2023-05-22
磁存儲單元是用于記錄海量數(shù)據(jù)的磁介質(zhì)中的最小單元,也是當(dāng)今較為可靠的高密度非易失性數(shù)據(jù)存儲方式之一。為了進(jìn)一步提高磁存儲容量,必須在保證磁性納米疇穩(wěn)定和可讀取的同時(shí),盡可能的降低基本單元的尺寸。然而,磁性材料中的超順磁效應(yīng)限制了最小鐵磁疇的大小。目前,研究人員普遍采用直寫電子束光刻技術(shù)將高耦合磁性顆粒組成的連續(xù)磁性薄膜圖像化成離散的單納米結(jié)構(gòu),并局部調(diào)控異質(zhì)結(jié)構(gòu)的磁性,進(jìn)一步開發(fā)納米尺度的數(shù)據(jù)...