徐楠聯合團隊實現關聯拓撲新物態

 國際權威期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）近日在線發表了高等研究院徐楠教授聯合團隊在關聯電子體系中發現雜化外爾半金屬態的最新研究成果。

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轉變及雜化外爾半金屬的證據》）。武漢大學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。物理科學與技術學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。

拓撲量子態作為一類新的物質存在形式，其對應的新材料表現出很多奇異的物理性質，在基礎物理和應用物理兩方面都有重要的意義。拓撲量子態中整體拓撲性質在電子關聯效應的調制下如何演化，是凝聚態物理領域中一個重要課題。同時，在拓撲量子態中引入關聯效應可使體系的基態對外部參量更為敏感，易于實現對體系的量子調控，進而導致豐富的物理現象。

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研究拓撲量子材料，強關聯和低維體系的電子結構和物理機理。最近，徐楠與丁洪研究員、史明教授合作，協同多個研究團隊，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，首次得到其體態三維的電子能帶結構。

MoTe2中三維體態電子能帶結構

 研究表明電子關聯相應在描述Td相二碲化鉬的體態能帶結構中起著至關重要的作用，導致了其費米面拓撲性質的Lifshitz轉變。

電子關聯效應引起的Lifshitz相變

 同時，在MoTe2體態電子結構中發現了一類新的電子關聯效應和自旋軌道耦合協同導致的雜化外爾半金屬態（hybrid Weyl semimetal state）。在Td相MoTe2中常規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，并具有獨特的輸運特性和潛在的應用前景。同時，Td相MoTe2也為系統研究材料中整體拓撲性質、自旋-偶合耦合、電子間關聯效應、超導電性之間的相互作用，以及調控和應用這些新奇的量子態提供了一個很好的研究平臺。

電子關聯效應導致的雜化外爾費米子態

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

（文章來源：武漢大學）