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近日，內(nèi)蒙古大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院王磊研究員課題組與中國科學(xué)院金屬研究所陳星秋研究員合作指導(dǎo)研究生在二維量子材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通過理論計(jì)算預(yù)測(cè)了一種新型單層材料NbSi2As2，并提出其基態(tài)電荷密度波（CDW）與超導(dǎo)性和非平庸拓?fù)湫再|(zhì)共存的可能性。該研究為探索多體量子序的相互作用及拓?fù)涑瑢?dǎo)器件的設(shè)計(jì)提供了潛在新平臺(tái)。相關(guān)成果以“Charge density wave, superconductivity, and nontrivial topology in monolayer NbSi2As4”為題以快報(bào)的形式發(fā)表在2025年4月23日出版的物理學(xué)知名期刊《Physical Review B》。

（論文鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.L140508）

論文首頁

凝聚態(tài)物理中電荷密度波、超導(dǎo)性和拓?fù)湫再|(zhì)是備受關(guān)注的前沿方向，而它們?cè)趩我徊牧现械墓泊婕跋嗷プ饔酶茄芯繜狳c(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，NbSi2As2單層作為一種新型二維材料，其晶體場和費(fèi)米面拓?fù)渑c2H-NbSe2具有相似性，但表現(xiàn)出更復(fù)雜的軌道雜化和能帶交叉，促使了拓?fù)湫缘某霈F(xiàn)。其基態(tài)為CDW相，CDW不穩(wěn)定性主要源于鈮（Nb）的d軌道與縱向聲學(xué)聲子的電聲耦合作用。通過電子摻雜或施加拉伸應(yīng)變，可以抑制CDW不穩(wěn)定性，從而使其轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)，臨界溫度分別為5.73 K 和5.11 K。該工作在單一材料中實(shí)現(xiàn)了基態(tài)CDW、超導(dǎo)性和非平庸拓?fù)鋺B(tài)的共存，為探索多體相互作用與拓?fù)湮锢淼膮f(xié)同效應(yīng)提供了新平臺(tái)。

電荷密度波、超導(dǎo)和電子拓?fù)湫栽陔p軸應(yīng)變和載流子摻雜下的相圖

該工作中2023級(jí)碩士研究生劉秀瑛為論文的第一作者，王磊研究員和陳星秋研究員為論文通訊作者，內(nèi)蒙古大學(xué)為論文第一完成單位。相關(guān)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金、內(nèi)蒙古自治區(qū)草原英才項(xiàng)目、內(nèi)蒙古大學(xué)駿馬計(jì)劃等項(xiàng)目資助。

王磊課題組一直致力于探索多體相互作用與拓?fù)湮锢淼膮f(xié)同效應(yīng)。在新型電荷密度波材料探索、電荷密度波與鐵電共存以及超導(dǎo)和拓?fù)潆娮硬牧瞎泊娴确矫嫒〉昧艘幌盗羞M(jìn)展【Nano Lett. 24, 11279-11285 (2024) ; Phys. Rev. B111, 024101(2025) ; Phys. Rev. B107, 235154 (2023)】。

（供稿：科學(xué)技術(shù)處     編輯：武濤      審核：劉雪峰     終審：阿茹娜）