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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關鍵核心技術，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

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中國科大等在自旋軌道耦合莫特絕緣體研究中取得進展

2019-12-03 中國科學技術大學

【字體：大中小】

語音播報

　　中國科學技術大學何俊峰研究組與國內(nèi)外同行合作，對自旋軌道耦合莫特絕緣體展開研究，取得新進展：團隊使用高分辨角分辨光電子能譜，首次在電子摻雜自旋軌道耦合莫特絕緣體（Sr₂IrO₄）中發(fā)現(xiàn)電子-玻色子耦合的直接實驗證據(jù)。該研究成果于11月21日發(fā)表在物理學國際期刊《物理評論快報》上[Physical Review Letters 123, 216402 (2019)]。

　　發(fā)現(xiàn)和理解摻雜莫特絕緣體產(chǎn)生的奇異量子現(xiàn)象是凝聚態(tài)物理研究中的核心問題。摻雜莫特絕緣體的一個典型例子就是銅氧化物高溫超導體。在該體系中d波高溫超導、贗能隙、電子-玻色子耦合等三個重要量子現(xiàn)象逐步被實驗發(fā)現(xiàn)。并且，人們進一步意識到這三者之間相互密切聯(lián)系。例如：贗能隙與d波超導密切相關（不管是作為可能的競爭者還是屬于一種預配對）；電子-玻色子耦合則可能為超導提供配對所需的“膠水”；而最近的實驗證明電子-玻色子耦合與贗能隙也緊密聯(lián)系。尤其在銅氧化物高溫超導體Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+σ的研究中發(fā)現(xiàn)電子-玻色子(聲子)耦合和贗能隙間可以形成一個正反饋，并有可能進一步增強d波超導。綜上，贗能隙、d波超導以及電子-玻色子耦合的發(fā)現(xiàn)和理解對于最終揭示銅氧化物高溫超導體中的物理規(guī)律至關重要。

　　銥氧化物Sr₂IrO₄作為一種典型的自旋軌道耦合莫特絕緣體，在理論上跟銅氧化物高溫超導體可以被相同的微觀模型所描述。因此，一個很自然的問題是，在Sr₂IrO₄體系中是否可以發(fā)現(xiàn)如銅氧化物中所呈現(xiàn)的奇異量子現(xiàn)象。近些年，實驗上確實在電子摻雜的Sr₂IrO₄體系中發(fā)現(xiàn)了與銅氧化物中類似的贗能隙和d波能隙，然而電子-玻色子耦合還沒有被發(fā)現(xiàn)。

　　該工作中，何俊峰研究組及其合作者使用高分辨角分辨光電子能譜對電子摻雜Sr₂IrO₄進行了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)了這第三個與銅氧化物類似的特征：電子-玻色子耦合。這一最新發(fā)現(xiàn)(如圖所示)，不僅揭示了銥氧化物與銅氧化物另一個共同的物理性質(zhì)，而且為研究摻雜莫特絕緣體中的核心問題：贗能隙、d波能隙以及電子-玻色子耦合間的關系，提供了一個嶄新的窗口。

　　中國科大為該論文第一單位，何俊峰研究組的博士后胡勇是該論文的第一作者，美國加利福尼亞大學Santa Barbara分校的Xiang Chen博士為該論文的并列第一作者，何俊峰為論文通訊作者。該工作得到中國科大科研啟動經(jīng)費的資助。

　　文章鏈接

圖：電子摻雜銥氧化物中電子-玻色子耦合的光電子能譜證據(jù)

　　中國科學技術大學何俊峰研究組與國內(nèi)外同行合作，對自旋軌道耦合莫特絕緣體展開研究，取得新進展：團隊使用高分辨角分辨光電子能譜，首次在電子摻雜自旋軌道耦合莫特絕緣體（Sr2IrO4）中發(fā)現(xiàn)電子-玻色子耦合的直接實驗證據(jù)。該研究成果于11月21日發(fā)表在物理學國際期刊《物理評論快報》上[Physical Review Letters 123, 216402 (2019)]。
　　發(fā)現(xiàn)和理解摻雜莫特絕緣體產(chǎn)生的奇異量子現(xiàn)象是凝聚態(tài)物理研究中的核心問題。摻雜莫特絕緣體的一個典型例子就是銅氧化物高溫超導體。在該體系中d波高溫超導、贗能隙、電子-玻色子耦合等三個重要量子現(xiàn)象逐步被實驗發(fā)現(xiàn)。并且，人們進一步意識到這三者之間相互密切聯(lián)系。例如：贗能隙與d波超導密切相關（不管是作為可能的競爭者還是屬于一種預配對）；電子-玻色子耦合則可能為超導提供配對所需的“膠水”；而最近的實驗證明電子-玻色子耦合與贗能隙也緊密聯(lián)系。尤其在銅氧化物高溫超導體Bi2Sr2CaCu2O8+σ的研究中發(fā)現(xiàn)電子-玻色子(聲子)耦合和贗能隙間可以形成一個正反饋，并有可能進一步增強d波超導。綜上，贗能隙、d波超導以及電子-玻色子耦合的發(fā)現(xiàn)和理解對于最終揭示銅氧化物高溫超導體中的物理規(guī)律至關重要。
　　銥氧化物Sr2IrO4作為一種典型的自旋軌道耦合莫特絕緣體，在理論上跟銅氧化物高溫超導體可以被相同的微觀模型所描述。因此，一個很自然的問題是，在Sr2IrO4體系中是否可以發(fā)現(xiàn)如銅氧化物中所呈現(xiàn)的奇異量子現(xiàn)象。近些年，實驗上確實在電子摻雜的Sr2IrO4體系中發(fā)現(xiàn)了與銅氧化物中類似的贗能隙和d波能隙，然而電子-玻色子耦合還沒有被發(fā)現(xiàn)。
　　該工作中，何俊峰研究組及其合作者使用高分辨角分辨光電子能譜對電子摻雜Sr2IrO4進行了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)了這第三個與銅氧化物類似的特征：電子-玻色子耦合。這一最新發(fā)現(xiàn)(如圖所示)，不僅揭示了銥氧化物與銅氧化物另一個共同的物理性質(zhì)，而且為研究摻雜莫特絕緣體中的核心問題：贗能隙、d波能隙以及電子-玻色子耦合間的關系，提供了一個嶄新的窗口。
　　中國科大為該論文第一單位，何俊峰研究組的博士后胡勇是該論文的第一作者，美國加利福尼亞大學Santa Barbara分校的Xiang Chen博士為該論文的并列第一作者，何俊峰為論文通訊作者。該工作得到中國科大科研啟動經(jīng)費的資助。
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　　圖：電子摻雜銥氧化物中電子-玻色子耦合的光電子能譜證據(jù)

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