重费米子材料具有非传统超导、量子临界、及非费米液体行为等一系列奇异物性,为凝聚态物理提供了丰富的研究素材,但理论认识仍远远滞后。此项目着重研究重费米子材料中的新奇量子现象,与实验密切结合,借助唯象分析和数值手段,发展重费米子物理的基础理论。具体有两个方向1、在申请人先前提出的唯象理论框架下,解释重费米子材料的奇异物性,发展统一的重费米子理论,以求在新的物理基础上认识非传统超导和量子临界现象;2、发展合适的数值程序计算实际材料的物理行为,为新理论的发展提供微观支持。通过这些研究,我们将探讨重费米子物理的一般图景和组织原则,发展对强关联电子集体行为的深入认识。该项目是重要的基础研究课题,对探索新的功能材料也具有一定的指导作用。
strongly correlated system;heavy fermion;quantum criticality;superconductivity;two fluid
重费米子材料是一类重要的强关联电子系统,具有异常丰富的量子物态,且易被实验调控,目前尚缺乏广为接受的理论,对其系统研究有助于揭示多电子强关联体系的集体行为的一般规律。本项目针对重费米子物理进行了深入研究,主要完成了三个方面的工作1、发展了重费米子物理的二流体唯象理论,在此基础上发现了霍尔系数、自旋-晶格弛豫率等物理量的普适行为,提出了重费米子量子临界现象和超导的唯象理论模型,首次比较系统地解释了重费米子材料中的一系列反常现象;2、基于以上工作,利用强关联数值方法进一步计算探讨了二流体现象的微观物理起源,为未来发展重费米子理论提供了基础;3、与实验合作,探索发现了几种新的重费米子材料,并开展了压力调控下的物性研究。本课题共发表论文14篇,包括PNAS 4篇、PRL 1篇、PRB 5篇,在理论和实验两个方面都取得了重要进展,基本完成了课题目标,为未来更进一步的理论探索和实验研究提供了基础。