通信單位：普林斯頓大學(xué)，南方科技大學(xué)近日，南方科技大學(xué)物理系副教授殷嘉鑫等人在Nature上發(fā)表了題為“Topological kagome magnets and superconductors”的綜述文章。文章針對籠目材料研究進(jìn)行了系統(tǒng)性整理（圖1），包括基于籠目晶格的基礎(chǔ)物理概念、陳數(shù)磁性和外爾磁性的實(shí)現(xiàn)、平帶的多提關(guān)聯(lián)效應(yīng)、非常規(guī)電荷密度波以及超導(dǎo)電性。籠目晶格由頂點(diǎn)互相連接的三角形構(gòu)成。籠目晶格在自然界沒有直接的對映，是由人類智慧所創(chuàng)造的。籠目圖案在東方的傳統(tǒng)民俗藝術(shù)和西方的古老宗教文化中都有體現(xiàn)。例如，中國古代的蟈蟈籠子大部分是由竹條編制成的籠目圖案；在深圳中華民俗村中也有許多的籠目格子圖樣；在西方古老猶太教中，籠目圖案因寓意祥和而常被使用；在西方古老煉金術(shù)中，籠目圖案也被用于代表幾種基本的化學(xué)元素。籠目晶格在上世紀(jì)50年代被日本科學(xué)家率先引入到量子物理學(xué)中，在經(jīng)歷了四十多年的量子自旋研究后，人們逐漸開始關(guān)注起籠目晶格的電子結(jié)構(gòu)。籠目晶格的電子結(jié)構(gòu)包含三個(gè)特殊的奇點(diǎn)：狄拉克費(fèi)米子、平帶、和范霍夫奇點(diǎn)。狄拉克費(fèi)米子賦予了能帶拓?fù)湫再|(zhì)；平帶引入了關(guān)聯(lián)效應(yīng)，例如磁性；而范霍夫奇點(diǎn)則會(huì)導(dǎo)致電子的不穩(wěn)定性并使之趨于形成長程多體關(guān)聯(lián)電荷序（圖2）。在這些效應(yīng)的綜合作用下，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)了一系列拓?fù)浠\目磁體和超導(dǎo)體，并運(yùn)用多種理論和實(shí)驗(yàn)手段研究了它們的奇異性質(zhì)。通過對籠目材料的研究揭示了量子層次上幾何、拓?fù)洹⒆孕完P(guān)聯(lián)的交纏相互作用，以及隨之涌現(xiàn)的豐富多彩的量子現(xiàn)象。殷嘉鑫等人綜合性地回顧了此領(lǐng)域內(nèi)的重要進(jìn)展。首先討論了籠目晶格的理論基礎(chǔ)，包括拓?fù)鋵W(xué)和強(qiáng)關(guān)聯(lián)學(xué)兩大方向，其次介紹了陳數(shù)和外爾磁性（圖3），以豐富的多體關(guān)聯(lián)現(xiàn)象，最后探討了非常規(guī)電荷密度波和超導(dǎo)電性中的謎團(tuán)（圖4）。文章重點(diǎn)討論了原始理論想法與最新實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)之間的聯(lián)系；籠目磁體與籠目超導(dǎo)體中量子相互作用的共通之處；以及該領(lǐng)域的研究與其它領(lǐng)域的重要概念的聯(lián)系，例如拓?fù)浣^緣體、拓?fù)涑瑢?dǎo)體、外爾半金屬和高溫超導(dǎo)體的研究。文章指出，人類對一系列籠目晶體的研究將拓?fù)淞孔游锢韺W(xué)和多體關(guān)聯(lián)物理學(xué)這兩大學(xué)科領(lǐng)域廣泛連接了起來，顯著開拓了量子物態(tài)的前沿探索思路。https://www.nature.com/articles/s41586-022-05516-0殷嘉鑫簡介：2010年中科大學(xué)士，2016年物理所博士，2017-2022年普林斯頓大學(xué)博后與研究員，2022年南科大副教授。殷嘉鑫研究方向?yàn)槔孟冗M(jìn)能譜手段發(fā)現(xiàn)、理解和調(diào)控固體材料中的量子物態(tài)(包括磁性、超導(dǎo)和拓?fù)洌０l(fā)表論文70余篇，在Nature，Nature Review，Nature Physics等撰寫領(lǐng)域綜述。著有8篇Nature/Science，8篇Nature Reviews/Physics/Materials，24篇PRL或同檔次雜志文章。長期與世界知名研究機(jī)構(gòu)合作，開拓量子演生前沿。主要貢獻(xiàn)包括：1. 發(fā)展了先進(jìn)能譜顯微技術(shù)，并報(bào)道了一系列籠目磁體和超導(dǎo)體，以及其中的量子調(diào)控特性，激發(fā)了量子前沿研究的新熱點(diǎn)。2. 報(bào)道了高溫超導(dǎo)體中的類馬約拉納費(fèi)米子，激發(fā)了高溫超導(dǎo)研究的拓?fù)鋵W(xué)研究新方向。目前在南科大籌建量子演生實(shí)驗(yàn)室，研究方向不限于：1. 超低溫矢量場下的高分辨率能譜顯微藝術(shù)；2. 探索適用于量子計(jì)算的新型材料和機(jī)制；3. 量子材料中探索黑洞和引力對映的演生物質(zhì)態(tài)。長期招收研究生和博后，課題組主頁：https://faculty.sustech.edu.cn/yinjx/
