特別說明：本文由學研匯技術中心原創撰寫，旨在分享相關科研知識。因學識有限，難免有所疏漏和錯誤，請讀者批判性閱讀，也懇請大方之家批評指正。奇異的金屬相可以在一些強關聯材料中形成，其特點是通常的電荷輸運規律被打破。然而，由于缺乏合適的探針，理解這個奇異階段的電荷動力學受到了阻礙。要理解量子材料中在定位邊緣發展起來的奇異金屬行為，就需要探索潛在的電子電荷動力學。有鑒于此，日本兵庫大學Hisao Kobayashi等人利用基于同步輻射的M?ssbauer光譜技術，研究了b-YbAlB4奇異金屬相的電荷波動隨溫度和壓力的變化規律。作者發現，在費米液體體系中，單吸收峰在進入臨界體系時分裂為兩個峰。作者把這個譜解釋為一個單一的核躍遷，由附近的電子價波動調制，其長時間尺度被帶電極化子的形成進一步增強。這些臨界電荷波動可能被證明是奇異金屬的獨特特征。（1）利用基于同步輻射的M?ssbauer光譜研究電荷波動M?ssbauer光譜測量由局部(q積分)電荷密度變化引起的核吸收線的位移。測量的特征時間尺度是核激發態的壽命，在174Yb中為0~2.5 ns。比t0時間短得多的電荷波動產生一條運動變窄的吸收線，而比t0時間長得多的電荷波動產生一條雙峰吸收線。通過擬合M?ssbauer吸收線形狀，可以檢測到時間范圍為~0.1t0到~10t0的電荷波動。
作者研究了SM體系中的QC行為是如何影響電荷動力學的，隨著環境壓力下SM體系向壓力下FL體系的轉變。在20k和環境壓力下， M?ssbauer光譜呈現單線特征。而在T*~ 10 K以下，隨著進入QC區域，該峰變寬為雙峰結構，顯著性為5s。在2 K處p< 0.7 GPa時觀察到的雙峰結構在p~1.2 GPa左右合并成一個單峰，最終在p = 2.3 GPa時銳化成一個幾乎分辨率有限的峰值，這是FL的特征。在環境壓力下使用隨機理論分析了M?ssbauer光譜，其中單個核躍遷由兩種不同的電荷態調制。預測的光譜很好地再現了低T時光譜中的雙峰結構，隨著T的增加，它隨后坍縮成一條線。
圖 基于同步輻射的β-YbAlB4 174Yb M?ssbauer光譜的溫度和壓力依賴性作者將SM M?ssbauer譜中觀察到的分裂線形狀解釋為β-YbAlB4中Yb2+和Yb3+類離子態之間異常緩慢的價波動，在時間尺度τf>1 ns上，隨著溫度在T*以下下降，遵循近似冪律增長τf~T-0.2。通過改變X射線的入射角，Yb3+基態的矩為Jz=±5/2。緩慢的電荷波動一直延伸到p*，超過p*，在FL體系對應的受壓態中，就會出現常規的電荷快速波動的價電子波動態。
圖 β-YbAlB4的Lamb-M?ssbauer因子fLM總之，作者使用基于SR的M?ssbauer光譜為β-YbAlB4的SM體系中異常緩慢的電荷波動提供了直接證據。由于它們的時間尺度比晶格響應的時間尺度長，作者推斷了混合價區極化子的形成。在壓力誘導下，電荷緩慢波動模式和晶格的異常振動都消失了。人們很自然地期望這種觀察到的慢電荷模式與SMs中經常觀察到的線性電阻率有關。各種理論方法表明，以前未知的SMs輸運特性與普朗克金屬的普遍量子流體力學有關。由于局部平衡是在普朗克時間尺度上建立的，因此很自然地將這里檢測到的緩慢電荷波動視為獨特流體動力學模式的可能特征。這表明納秒電荷波動和異常振動不是β-YbAlB4特有的，而是量子材料中SM體系的普遍屬性。HISAO KOBAYASHI, et al. Observation of a critical charge mode in a strange metal. Science, 379(6635): 908-912.DOI: 10.1126/science.abc4787https://www.science.org/doi/10.1126/science.abc4787
