拓扑物理实验室郭艳峰、李刚团队与合作者在笼目晶格关联电子体系中取得重要进展

近期，上海科技大学拓扑物理实验室/量子功能材料全国重点实验室郭艳峰教授、李刚教授与复旦大学殳蕾教授、上海交通大学吕佰晴教授等合作者围绕新型笼目金属CsCr₆Sb₆开展研究，在d电子近藤晶格行为与短程磁有序共存方面取得重要进展，相关成果发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

传统的“近藤晶格”通常出现在含有f电子（如稀土或锕系元素）的材料中。f电子高度局域，像磁性的“钉子”一样固定在原子上，而材料中自由移动的“传导电子”会试图屏蔽这些局域磁矩，形成“近藤单态”。这种屏蔽作用与另一种倾向于让磁矩有序排列的作用（RKKY相互作用）相互竞争，可产生量子临界性、非常规超导等丰富物态。但在 3d 过渡金属材料中，因 d 电子轨道交叠强、局域磁矩稳定性弱，很难实现典型近藤行为，这是该领域长期存在的难题。近来有理论预测，笼目晶格的平带结构可有效增强电子关联，为破解上述难题提供新思路。新型双层笼目金属CsCr₆Sb₆拥有钉扎在费米能级的 Cr 3d 平带，呈现出近藤能隙特征；同时体系具备强局域关联，却未形成长程磁有序，处于短程磁性与近藤杂化平衡的量子临界区间，是研究相关物理机制的理想载体。

研究团队综合运用输运测量、角分辨光电子能谱（ARPES）、零场μSR测试，结合密度泛函（DFT）与动力学平均场（DMFT）计算开展系统分析，揭示了现象背后的作用机制。实验表明，材料在 80 K 附近出现短程磁有序，低温呈现典型近藤散射特征，15 K 以下逐步形成近藤单态；磁化率测试证实体系存在强反铁磁耦合。ARPES 观测到费米面附近特征平带，零场μSR结果排除长程磁有序，直观体现出近藤屏蔽与短程磁有序的竞争关系。DFT+DMFT 计算进一步印证，低温下近藤屏蔽效应增强，而体系微弱的磁构型能量差，证明几何阻挫有效抑制了长程磁序。

左上：(a)(b) 为 CsCr₆Sb₆晶体结构视图；(c)-(f) 展示材料电阻率、磁化率、磁阻与霍尔电阻率随温度的变化，体现体系磁性与电子输运的竞争效应。右上：(a)-(f) 为 CsCr₆Sb₆的费米面与 ARPES 测试结果，清晰呈现材料的平带与色散带特征。左下：(a) CsCr₆Sb₆零场μSR谱及拟合曲线；(b)-(c) 为弛豫率、初始非对称参数的温度演化规律。右下：(a)-(f) DFT+DMFT 计算得到的谱函数、原子态占比与局域自旋磁化率；(g)-(n) 体系各类面内竞争磁构型。

上海科技大学博士生刘祥麒、助理研究员张雪峰、复旦大学博士生焦嘉琛、上海交通大学李政道研究所博士生张任杰为共同第一作者，郭艳峰教授、李刚教授、殳蕾教授及吕佰晴教授为共同通讯作者。

论文标题：Emergent dynamical Kondo coherence and competing magnetic order in a correlated kagome flat-band metal CsCr₆Sb₆

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/f8b9-q54m