北京
材料的電子結構與其幾何結構密切關聯，相互影響。籠目晶格、Lieb晶格、著色三角晶格等特殊幾何構型的晶格具有狄拉克型線性色散、弱色散平帶和高態密度的范霍夫奇點等電子結構特征，這些特征蘊含了巨大的反常霍爾效應、量子自旋液體、手性電荷密度波和非常規超導等豐富的電子關聯效應。因此，這類材料成為研究非常規超導、電荷密度波、拓撲電子態以及強關聯物理的重要材料平臺。
近日，中國科學院物理研究所高鴻鈞院士和楊海濤團隊突破傳統籠目晶格框架，成功制備出一種新型準層狀釩基化合物Cs?V?Te??。該材料中的V原子并不是形成理想的籠目晶格，而是構成一種類Reuleaux三角形的二維子晶格，由三角形、四邊形和五邊形結構單元相互交織而成。該結構可視為由常規籠目晶格衍生出的畸變網格，其幾何結構復雜性明顯超越常規籠目晶格，為探索非常規晶格結構如何調控電子結構與關聯物性提供了新的材料平臺。
圖： Cs?V?Te??的晶體結構、透射電鏡表征、磁性和比熱測量、高壓調控與能帶計算
他們與程金光團隊和理論物理所蘇剛團隊進一步研究發現：1. 電學輸運、霍爾系數、磁化率和比熱測量均揭示該體系在48 K附近發生相變，且該相變對外加磁場具有魯棒性。而變溫X射線衍射結果顯示其在相變前后不存在明顯的結構變化，表明該相變并非源于結構相變，而更可能對應于電子態重構或磁性相變。2. 比熱研究進一步發現Cs?V?Te?? 的 Sommerfeld 系數達到195.6 mJ mol?1 K?2，顯著高于普通金屬和籠目超導體CsV?Sb?（20 mJ mol?1 K?2），說明該體系中存在明顯的電子關聯效應。3. 高壓輸運實驗表明，Cs?V?Te?? 的金屬性隨壓力呈現非單調演化，其電子態可通過施加壓力有效調控。4. 第一性原理計算表明，該材料費米能級附近的電子態主要由V原子貢獻，并呈現與常規籠目晶格相似的狄拉克點、范霍夫奇點和平帶特征。這些結果說明，Cs?V?Te??將非常規晶格結構、強電子關聯態、電子/磁性相變以及壓力可調電子態聯系在一起，有助于探索特殊晶格結構和新奇量子態之間的復雜關聯。
相關研究成果以“Cs?V?Te??: A New Vanadium-Based Material with a Reuleaux-Triangle-Like Lattice and a Possible Phase Transition near 48 K”為題發表于Chinese Physics Letters (Express Letters)。物理研究所的趙振博士和孫建平副研究員、中國科學院大學博士生劉童和理論物理研究所易鑫偉博士為共同第一作者，物理研究所高鴻鈞院士、楊海濤研究員、程金光研究員和理論物理研究所蘇剛研究員為共同通訊作者。
編輯：東君
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