北京
自旋量子態的精準操控是凝聚態物理的前沿研究方向，對自旋電子學器件的應用具有重要意義。近年來，基于d電子材料的二維范德瓦爾斯異質結1T/1H-TaSe?為實現具有近藤晶格行為的人工重費米子系統開辟了新途徑。在該異質結中，1T-TaSe?層具有大衛星型的電荷密度波（Charge density wave, CDW），每個大衛星內存在一個局域自旋。當局域自旋與金屬性的1H-TaSe?中的巡游電子耦合時，在低溫下則形成了相干近藤晶格。該材料的二維屬性為利用外場（如柵壓、應力或近場光）高效調控局域磁矩與巡游電子之間的近藤耦合提供了理想平臺。
圖：在納米尺度通過掃描探針施加電壓脈沖調控電荷密度波和局域近藤效應
近日，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心高鴻鈞院士、楊鍇特聘研究員聯合團隊對二維人工重費米子系統1T/1H-TaSe?異質結進行了研究，并發展出利用電壓脈沖在納米尺度對自旋量子態進行調控的新方法。他們利用分子束外延法在石墨表面構筑了1T/1H-TaSe?二維異質結，并通過掃描探針施加局域電壓脈沖調控其表面CDW的手性和排列。該調控手段可誘導出兩種CDW疇界：構型一兩側具有不同手性CDW序列，構型二兩側具有相同手性CDW序列，但二者相差半個周期。其中，構型二疇界的可控產生和抹除，可以實現近藤效應的可逆開關。該研究進一步揭示了在構型二疇界處，由于相鄰CDW超胞共享兩個鉭原子而發生莫特絕緣態到能帶絕緣態的轉變，從而導致局域自旋消失的微觀機理。該工作提出了一種納米尺度調控人工重費米子系統1T/1H-TaSe?二維異質結中自旋量子態的新思路，對自旋電子學器件的構筑和應用具有重要意義。
相關成果以“Nanoscale Manipulation of the Local Kondo Effect in an Artificial Heavy-Fermion System”為題于2026年3月9日發表在期刊ACS Nano上，博士研究生余秋辰、范朋副研究員、郭輝副研究員以及北京工業大學的劉子媛副教授為文章共同第一作者，高鴻鈞院士、楊鍇特聘研究員、范朋副研究員以及國家納米科學中心的張禮智研究員為共同通訊作者。本工作受到國家自然科學基金項目、科技部重點研發計劃和中國科學院的資助。
編輯：楠客
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