合肥光源用户在准二维钼基氧化物中的拉庭格液体行为研究中取得新进展
时间 : 2023-06-08     

一维电子系统是典型的非费米液体系统,不能用朗道的费米液体理论来描述,通常会表现出自旋电荷分离和幂律物理行为等奇异的现象。拉庭格液体(Luttinger liquid,简写为LL)概念可以描述一维费米子系统,但它被认为与二维和三维量子材料中的诸多现象相关,包括铜氧化物高温超导体的正常状态、非常规金属和量子临界中的各种异常的物理行为,涉及量子材料中许多悬而未决的谜团。当不同方向的一维链在交叉排列时,可以实现二维的体系,此时系统仍然可能表现出LL液体行为,有助于为理解量子材料中的非费米液体行为提供了新的视角。

准二维η-Mo4O11晶体中存在沿三个不同方向的准一维原子链,有利于研究交叉一维电子结构的LL液体行为。清华大学物理系杨乐仙副教授和上海科技大学陈宇林教授等利用包括合肥光源ARPES实验站在内的多个同步辐射实验系统对η-Mo4O11中的LL液体行为开展了研究。研究发现,η-Mo4O11的角分辨电子能谱与LL液体理论描述相一致。结合理论计算,该研究进一步揭示了不同原子链的轨道分量之间的正交性较弱,该体系自然地吻合交叉滑移LL液体理论模型。这种行为在高维晶体材料中首次被发现,为理解关联系统中的非费米液体行为提供了新的探索角度。相关研究成果以“Crossed Luttinger Liquid Hidden in a Quasi-two-dimensional Material”为题在线发表在知名学术期刊《自然·物理》上。


η-Mo4O11的能带结构a)费米面呈现沿不同方向的准一维电子态,b)不同费米面交叉的细节,(c)沿高对称方向的能带色散。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41567-022-01829-z