國際權(quán)威期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）近日在線發(fā)表了高等研究院徐楠教授聯(lián)合團隊在關(guān)聯(lián)電子體系中發(fā)現(xiàn)雜化外爾半金屬態(tài)的最新研究成果。

論文題為Evidence of a Coulomb-Interaction-Induced LifshitzTransitionand Robust Hybrid Weyl Semimetal in Td-MoTe2（《Td相二碲化鉬中庫倫相互作用引起的Lifshitz轉(zhuǎn)變及雜化外爾半金屬的證據(jù)》）。武漢大學(xué)高等研究院為第一署名／通訊單位，徐楠、丁洪、史明為共同通訊作者。物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院余睿教授和博士研究生王震委進行了理論計算；實驗部分在瑞士光源ADRESS光束線完成。高等研究院碩士研究生楊天宇、萬強參與了實驗。

拓撲量子態(tài)作為一類新的物質(zhì)存在形式，其對應(yīng)的新材料表現(xiàn)出很多奇異的物理性質(zhì)，在基礎(chǔ)物理和應(yīng)用物理兩方面都有重要的意義。拓撲量子態(tài)中整體拓撲性質(zhì)在電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)的調(diào)制下如何演化，是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域中一個重要課題。同時，在拓撲量子態(tài)中引入關(guān)聯(lián)效應(yīng)可使體系的基態(tài)對外部參量更為敏感，易于實現(xiàn)對體系的量子調(diào)控，進而導(dǎo)致豐富的物理現(xiàn)象。

徐楠課題組主要研究方向是利用大型同步輻射裝置和光電子能譜技術(shù)研究拓撲量子材料，強關(guān)聯(lián)和低維體系的電子結(jié)構(gòu)和物理機理。最近，徐楠與丁洪研究員、史明教授合作，協(xié)同多個研究團隊，對范德瓦爾斯材料Td相MoTe2進行了軟x射線角分辨光電子能譜研究，首次得到其體態(tài)三維的電子能帶結(jié)構(gòu)。

MoTe2中三維體態(tài)電子能帶結(jié)構(gòu)

 研究表明電子關(guān)聯(lián)相應(yīng)在描述Td相二碲化鉬的體態(tài)能帶結(jié)構(gòu)中起著至關(guān)重要的作用，導(dǎo)致了其費米面拓撲性質(zhì)的Lifshitz轉(zhuǎn)變。

電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)引起的Lifshitz相變

 同時，在MoTe2體態(tài)電子結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了一類新的電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)和自旋軌道耦合協(xié)同導(dǎo)致的雜化外爾半金屬態(tài)（hybrid Weyl semimetal state）。在Td相MoTe2中常規(guī)的第一型外爾費米子和破壞了洛倫茲對稱性的第二型外爾費米子同時存在并源于相同的電子集體運動。而洛倫茲對稱性是宇宙中高能粒子所必須遵從的一個基本規(guī)則，使得雜化外爾費米子只能在固體中以準粒子的形式出現(xiàn)，并具有獨特的輸運特性和潛在的應(yīng)用前景。同時，Td相MoTe2也為系統(tǒng)研究材料中整體拓撲性質(zhì)、自旋-偶合耦合、電子間關(guān)聯(lián)效應(yīng)、超導(dǎo)電性之間的相互作用，以及調(diào)控和應(yīng)用這些新奇的量子態(tài)提供了一個很好的研究平臺。

電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)導(dǎo)致的雜化外爾費米子態(tài)

該研究工作得到了國家人才計劃、武漢大學(xué)高層次人才計劃、科技部國家重點研發(fā)計劃項目(2018YFA0307000)、國家重點研發(fā)計劃青年項目（2018FYA0305800）、國家自然科學(xué)基金委面上項目(11674077)和武漢大學(xué)科研項目（2042018kf-0030）的支持。

（文章來源：武漢大學(xué)）