理學院張國仁博士在國際頂尖物理學期刊《物理評論快報》上發表研究成果
近期，理學院量子物理與材料研究團隊張國仁博士與德國于利希研究中心Pavarini教授⏭➰，在摻雜5d關聯電子體系Sr2IrO4多軌道性質研究方面取得新進展，相關研究成果以“Multiorbital Nature of Doped Sr2IrO4（摻雜Sr2IrO4的多軌道性質）”為題，伟德国际BETVlCTOR官方网站為第一單位，發表在國際頂尖物理學期刊《Physical Review Letters》（《物理評論快報》）上。
由于強的自旋-軌道耦合，一個過去十多年來被廣泛接受的觀點認為： Sr2IrO4的低能物理性質可以用總角動量為j=1/2的單軌道方格子Hubbard模型來描述。這和用于研究銅基超導材料的模型非常相似。這種強的相似性極大地激起了研究人員在摻雜的Sr2IrO4中尋找超導現象的興趣。但迄今為止确切的超導現象在摻雜的Sr2IrO4中還沒有被發現。背後的原因可能來自于上述j=1/2單軌道圖像的失敗。鑒于此，該團隊采用LDA+DMFT理論計算，深入地研究了摻雜Sr2IrO4的電子性質。他們驚奇地發現有效的j=1/2态的形式基本不随電子或空穴濃度而改變，似乎➿⚽✨➿j=1/2圖像。但是，進一步研究卻發現Sr2IrO4本質上是一個多軌道體系：j=1/2态與j=3/2态的雜化使有效的軌道簡并度增加，從而使得未摻雜時的莫特能隙（Mott gap）變小很多，摻雜的空穴将近有一半進入j=3/2态。這些現象不能在單軌道圖像下僅靠引入庫侖勢的屏蔽效應而導出。這些多軌道性質也清楚地體現在光電導譜上，它們對光電導的零頻Drude峰和低能特征都有貢獻。該工作不僅有助于重新審視Sr2IrO4和銅基超導材料的聯系，而且有助于對4d和5d電子體系特别是銥基材料（iridates）研究範式的完善。
《Physical Review Letters》是1958年美國物理學會創辦的世界著名的物理學頂級學術期刊，其主要發表包括粒子物理、凝聚态物理、核物理、天體物理、光學等物理學各個領域原創性強、極為重要的研究成果，現在中科院分區為物理學一區TOP期刊，2022年影響因子為8.6。
該項工作得到了國家自然科學基金的資助，相關程序的開發和物理性質的計算得到德國于利希研究中心幫助。
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.036504
圖1：不同摻雜濃度下j=1/2态的譜函數。藍色，考慮多軌道效應；黃色，不考慮多軌道效應。
