日前，美国物理学会（American Physical Society，APS）公布了2021年新增选的会士（APS Fellow）名单，浙江大学物理学系袁辉球教授入选，其当选理由为：在非常规超导、量子相变、强关联拓扑态以及具有时间/空间反演对称性破缺的超导材料等方面的突出贡献。 袁辉球现为浙江大学物理系求是特聘教授、关联物质研究中心常务副主任。他于1996年和1999年分别获得湘潭大学物理系的学士和硕士学位，1999-2003年在德国马普固体化学物理研究所攻读博士学位，2003年10月获德累斯顿工业大学理学博士，随后在美国伊利诺依大学香槟分校和拉斯阿拉莫斯国家实验室从事博士后研究工作，2008年回国，任职浙江大学。先后入选教育部长江学者特聘教授、国家万人计划创新领军人才，享受国务院政府特殊津贴。 袁辉球教授主要从事低温、高压、强磁场等综合极端条件下关联电子材料的奇异电子态研究，在超导与强关联电子领域取得了系列创新研究成果，特别是在重费米子物理方面取得了多项重要发现，在Nature（3篇）、Science（1篇）、PNAS（2篇）、PRL/NC（17篇）等学术期刊发表论文140余篇，共被引用5000余次，其中单篇引用超过300次的论文5篇。主持国家重点研发计划和基金委重点项目等十余个项目；在重要国际会议上做邀请报告90余次；组织了系列国际会议，担任多个国际会议的顾问以及《中国科学》等7个国内外期刊的编委。   美国物理学会成立于1899年，是世界上最具声望的物理学专业学会之一，目前在全球拥有会员5万余人。根据美国物理学会的规定，每年增选新会士，其人数不超过其会员人数的千分之五（2021年度增选155名），具有严格的遴选程序。据不完全统计，迄今为止，从中国大陆当选美国物理学会会士的共有约50名科学家，袁辉球教授是第一位从浙江大学当选的美国物理学会会士。

作为首个被发现的重费米子超导体，人们一直对CeCu2Si2的强关联物理性质、尤其是其重费米子超导电性保持着极大的兴趣。CeCu2Si2的超导来源于导带电子与电子杂化形成的有效质量很大的准粒子，这种很大有效质量的准粒子配对形成的超导难以用常规的BCS理论（即电声子耦合机制）解释。此前一般认为其超导序参量为波，并且可能来自于磁性量子临界点附近的量子涨落。然而最近又有，等新的超导配对模型被相继提出，目前人们关于CeCu2Si2的超导序参量对称性仍有争议。而由于CeCu2Si2样品非常难以解理，直接的动量分辨的能带信息（特别是有效质量很大的准粒子色散）依然缺失，准确得到其动量分辨的费米面对于理解其超导序参量对称性以及其重费米子行为具有重要的意义。 浙江大学物理学系/关联物质研究中心的刘洋课题组，与浙江大学Frank Steglich教授（CeCu2Si2重费米子超导发现者）、袁辉球教授、杭州师范大学曹超教授等合作，在CeCu2Si2的电子结构研究中取得突破。他们克服了实验技术上存在的一些困难，通过角分辨光电子能谱(ARPES)系统地测量了CeCu2Si2动量分辨的电子结构，从实验上确定了CeCu2Si2的多能带费米面，并且确定了电子在其中起到的重要作用。他们发现导带电子与电子具有很强的杂化现象，并且这种杂化具备动量依赖性，从而导致费米面附近的准粒子态具有较大的有效质量差异。在CeCu2Si2动量空间的点处他们揭示了被电子权重占据的重电子费米面，此结构很有可能会主导CeCu2Si2的重费米子超导电性。他们的测量还表明费米面附近还同时存在有效质量较低的准粒子，这些准粒子态也可能对体系的多能带超导产生影响，其中它们同源的电子权重或为带内和带间散射甚至超导电子配对提供可能。他们的工作对CeCu2Si2的整体电子结构进行了直接的表征，这些结果将给予后续相关的理论和计算以重要的实验支持。 相关成果于2021年8月在线发表于《物理评论快报》：Phys. Rev. Lett. 127, 067002 (2021)。论文被选为当期《物理评论快报》的封面文章。浙江大学物理系/关联物质中心博士生吴中正为论文第一作者, 浙江大学物理系/关联物质中心的刘洋研究员为论文通讯作者。 这项工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省重点研发计划的支持。 文章链接： https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.067002   图1: (a) CeCu2Si2的晶体结构和动量空间中的第一布里渊区及其二维投影；(b) CeCu2Si2在135eV光子能量下测得的费米面结构；(b) CeCu2Si2沿-高对称方向的能带色散；(d) 132eV光子能量下测量的点处的重费米子能带，能谱经过了除以RC-FDD(resolution-convoluted Fermi-Dirac […]

在关联电子体系中，人们可以通过压力、磁场、掺杂等非温度参量来调控电子相互作用，从而逐渐抑制长程磁有序，诱导量子相变。在量子临界点附近，强烈的量子临界涨落可以深刻地影响有限温度的物理性质，诱导非常规超导和非费米液体行为等奇异量子态或者量子现象。 重费米子化合物属于典型的强关联电子体系。在该类材料体系中，不同特征温度都比较接近并且其能量尺度低，易于调控，因此是研究量子相变的理想材料体系。在先前的研究中，人们发现反铁磁量子临界广泛存在于强关联电子体系中，并且通常伴随着超导和非费米液体行为的出现。另一方面，人们也一直在探索铁磁量子临界，但一直缺乏确凿的证据。在外界参量调控下，铁磁序要么突然消失，要么转化为其他类型的磁有序态。只有当无序度足够大时，其铁磁序才可以逐渐被抑制。因此，人们普遍认为，纯净的铁磁材料体系中不存在铁磁量子临界点。         2020年，浙江大学关联物质研究中心/物理系的袁辉球教授课题组首次在铁磁重费米子化合物CeRh6Ge4中发现了压力诱导的铁磁量子临界点，并且观察到显著的奇异金属行为，从而打破了纯净铁磁材料体系中不存在铁磁量子临界点的共识 【B. Shen et al. Nature 579, 51 (2020)】。然而，该实验发现也带来了一系列重要的科学问题：（1）重费米子化合物CeRh6Ge4有什么独特之处？为什么铁磁量子临界点偏爱该材料体系？（2）铁磁量子临界以及与之相关的奇异金属行为的物理起源是什么？        为了进一步揭示CeRh6Ge4的电子性质以及该体系中铁磁量子相变产生的物理机制，浙江大学关联物质研究中心的团队成员对该化合物开展了系统的研究。袁辉球教授、刘洋研究员、曹超教授等一起合作，通过量子振荡和角分辨光电子能谱(ARPES)等实验测量，并结合第一性原理计算，最近对CeRh6Ge4的电子结构和f电子的局域/巡游特性进行了深入的研究，取得了一些重要成果，对理解该化合物中铁磁量子相变的起源具有重要意义。 图1 CeRh6Ge4中压力诱导的铁磁量子临界点。（a）和（b）CeRh6Ge4的晶体结构和第一布里渊区；（c）电阻率A系数和电子比热系数随压力的变化；（d）CeRh6Ge4的压力-温度相图。在铁磁量子临界点，电子有效质量趋于发散，电阻表现出线性温度依赖关系。 采用隧道二极管共振技术和微型机械悬臂探测技术，该团队成功测量了高质量CeRh6Ge4单晶样品的量子振荡及其随磁场转角的变化，给出了该材料基态的电子性质（图2）。通过对比实验和能带计算所得到的振荡频率随磁场转角的变化，他们发现在常压和低温铁磁态下，CeRh6Ge4的电子结构与局域4f电子的情形类似，而与巡游4f电子的情形相差较远，表明该化合物中的4f电子更倾向于局域化（注：图2中理论与实验之间的细微差别可能源自4f电子与巡游电子的部分杂化）。该项研究首次给出了CeRh6Ge4的费米面结构，为研究其电子性质奠定了基础。另一方面，量子振荡现象的发现进一步确认了该材料体系是纯净的铁磁体系，压力诱导的铁磁量子相变是本征的。该结果还表明，CeRh6Ge4不同于先前广泛研究的巡游铁磁体系，表明局域铁磁性可能是产生铁磁量子临界性的另一个重要因素。研究还发现，该化合物中自旋-轨道耦合所造成的能带劈裂较小（~0.05 eV）），不足以表明中心对称破缺是诱导铁磁量子临界性的起因。该研究工作在线发表在Science […]

稀土金属及其化合物中4f电子的局域与巡游性质导致了许多奇异的量子态，包括重电子态、混价行为、量子临界、非常规超导等。理解4f电子局域-巡游转变是理解这些物理现象的基础。由于4f电子的波函数通常非常局域，一般认为4f电子的巡游都来自多体的近藤效应，即4f电子与导带电子的杂化。而对于4f电子是否存在类似d电子的带宽调制下的巡游机制（即莫特物理），还缺乏直接的谱学证据。有理论指出，单质金属铈(Ce)中非常著名的γ-α相变主要来自莫特物理的贡献，即4f电子产生类似d电子的莫特转变。另外一种观点认为，γ-α相变主要来自近藤杂化强度的变化（即近藤体积塌缩）。区别和分离两种不同的巡游机制需要高质量的样品生长和电子谱学测量。   浙江大学物理学系关联物质中心的刘洋课题组，联合中科院物理所杨义峰研究员、浙江大学袁辉球教授、杭州师范大学曹超教授等，在Ce膜的电子结构研究中取得突破。他们利用分子束外延方法 (MBE)精确调控薄膜的生长条件，生长出不同结构的Ce膜样品，并利用原位角分辨光电子能谱(ARPES)精确测量了薄膜的电子结构（见图1）。其中P0相可以用经典的单杂质Anderson模型来解释。P1相是Ce的γ相，可以很好地由周期性Anderson模型解释（与以往结果一致）：在P1相中近藤物理占主导地位，4f电子与导带电子杂化形成重电子态，同时其下Hubbard能带 (在约-2 eV)色散很小。对薄膜进一步进行热处理，出现了新的P2相，该相的晶格常数比P1相小3%。在P2相中，其下Hubbard能带开始出现明显的色散，且费米面附近准粒子带呈现出明显的“W”型色散，这体现出4f电子具有更强的色散和巡游性质。这种能带特征无法用经典的近藤物理简单描述。实验得到的准粒子色散与假设非常巡游的4f电子的计算结果基本符合，这说明在这个体系中4f电子存在由晶格压缩引起的带宽调控下的巡游转变。这种巡游行为可以由莫特物理描述，并且具有很强的轨道选择性。有趣的是，在P2相中体系的近藤物理依然存在，而且可能与莫特物理相互影响。这个结果对从根本上理解单质金属Ce中4f电子的局域-巡游转变提供了基础。相关成果于2021年5月在线发表于《自然通讯》: Nature Communications 12,2520 (2021). 图1: (a) 通过不断地退火得到的不同结构Ce膜的电子结构。(b) P1相和P2相在费米面附近的准粒子色散，注意到两者4f平带的区别。 浙江大学物理系关联物质中心博士生吴毅为论文第一作者, 浙江大学物理系关联物质中心刘洋研究员和中科院物理所杨义峰研究员为论文通讯作者。 这项工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省重点研发计划的支持。 文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-22710-2

On 5th March 2020, Nature reported the discovery of a quantum critical point and strange metal behavior in the ferromagnet […]

Citation: “The Fritz London Memorial Prize is awarded to F. Steglich in recognition of his discovery and exploration of the […]

    经本人申请，所在单位业务能力考核及述职测评，人力资源委员会审议；拟继续聘用路欣等1人为学校事业编制教学科研岗位人员，李蕊等1人为学校事业编制非教师系列专业技术人员，李颖等1人为学校事业编制聘用制管理教职员工，现将名单公示如下：     公示期自2019年12月10日至2019年12月16日止。     公示受理部门：关联物质研究中心（紫金港校区东4-245）     联系电话：88206239     E-mail：yuanlab@zju.edu.cn 序号 职工号 姓名 续聘建议 1 0012059 路欣 2020.01.01-2022.12.31 […]

2019 Zhejiang Workshop on Correlated Matter (ZWCM 2019) belongs to the series of Zhejiang Workshop on Correlated Matter. As a […]

On November 5th, 2018, Nature Communications reported evidence for Weyl fermions in the heavy-fermion semimetal YbPtBi, which provides a new […]

Superconductors are materials which upon cooling to sufficiently low temperatures, lose their electrical resistance and become perfect conductors. This unusual phenomenon discovered […]