beat365江穎教授在Science上發表關于二維近藤晶格的研究成果

近藤晶格是凝聚态物理教科書上一類很典型的強關聯電子體系，它通常由金屬母體中周期性密集排列的磁性原子構成。這些磁性原子的局域磁距與金屬中傳導電子之間存在着近藤相互作用（交換作用），使得圍繞磁性原子的傳導電子的自旋反平行極化，從而屏蔽磁性原子的磁矩。近藤晶格體系具有很多奇特的量子物性，包括：各向異性的超導電性、近藤絕緣性、量子臨界點、非費米液體行為等等。雖然科學家們已經對近藤晶格體系的奇異物性研究了三十多年，但至今仍沒有形成一個統一的物理圖像。近藤晶格體系的複雜性源于近藤效應、長程相幹性和磁有序之間的競争和關聯。周期晶格的長程相幹性如何影響近藤屏蔽效應一直以來是近藤晶格研究領域的核心問題。尤其是當體系維度降低時，量子限域效應使得電子-電子之間的關聯大大增強，近藤效應與周期性晶格之間的内在關聯将會更加顯著。

最近，beat365官方网站量子材料科學中心的江穎教授與美國加州大學歐文分校的Wilson Ho教授等合作，巧妙的把順磁性的氧分子（自旋為1）沉積到處于低溫（10K）的金襯底上（Au(110)-1x2），通過氧分子的自組裝生長出了二維長程有序的自旋晶格（圖1A-B）。在此基礎上，研究人員利用高分辨掃描隧道顯微鏡/譜（STM/STS），原位的對這種二維自旋晶格的結構和電子态進行了表征，發現晶格中存在着很強的近藤共振态（圖1D）。通過對近藤共振态的空間分布進行原子級分辨成像，研究人員發現周期晶格的長程相幹性使得氧分子晶格中同時存在着兩種近藤屏蔽效應：空間離域的近藤屏蔽和分子間局域增強的近藤屏蔽（圖2）。其中前者表明相幹近藤态的形成，而後者則源于最近鄰氧分子的近藤雲之間的雜化效應。為了理解氧分子近藤晶格的基态電子結構和磁學性質，江穎教授還與美國加州大學歐文分校的Ruqian Wu教授合作進行了第一性原理計算（SP-DFT），為實驗結果的解說提供了必要的支持。

該研究工作是國際上首次利用磁性分子來合成低維近藤晶格，并在實空間中揭示了近藤效應和周期性晶格間的内在關聯。其結果将有助于理解近藤晶格的各種奇異量子行為。同時，該工作也為低維強關聯電子體系的量子調控提供了新的思路。相關研究工作以 Report的形式發表在7月15日出版的Science上，江穎教授為該論文的第一作者。Science的兩位審稿人對該研究工作一緻給予了高度評價，認為該工作無論是科學發現還是實驗技術方面都非常出色，并指出該工作為近藤晶格體系的核心問題提供了可能的解答。8月4日出版的Nature Nanotechnology在“Research Highlights”欄目中以“Up close to the Kondo effect”為題對該工作進行了重點報道。

該工作得到了beat365985工程和國家自然科學基金的資助。

附：

文章鍊接：http://www.sciencemag.org/content/333/6040/324

相關報道：http://www.nature.com/nnano/journal/v6/n8/full/nnano.2011.133.html

http://www.sciencemag.org/content/333/6040/twis.full

江穎教授簡介：江穎，男，beat365官方网站量子材料科學中心博士生導師。2003年本科畢業于北京師範大學物理系，2008年在中國科學院物理研究所獲理學博士學位。2006年2007年為德國尤裡希研究所 (Forschungszentrum Jülich GmbH) 訪問學者。2008年到2010年在美國加州大學歐文分校 (UC, Irvine) 從事博士後研究。2010年被聘為beat365國際量子材料科學中心助理教授、副研究員，中科院物理研究所客座研究員。以第一作者身份在Science, PRB, APL等著名雜志上發表了多篇文章。為Physical Review B，Modern Physics Letters B等雜志審稿人。多次受邀和參加國内外學術會議 (包括德國物理學會年會、美國真空學會年會、美國物理學會年會、中國物理學會年會等)。美國物理學會、真空學會會員。中科院物理所表面物理國家重點實驗室學術委員會委員。多年來緻力于超高空間、時間和能量分辨的掃描探針顯微鏡系統的研制和開發，研究單分子和低維納米結構的電、聲、光、磁等特性，以及相關的超快動力學過程。當前的研究興趣主要集中在将超快激光引入到掃描隧道顯微鏡，借助掃描隧道顯微鏡的超高空間分辨，在亞納米尺度研究各種非平衡超快動力學行為。研究組主頁：http://icqm.pku.edu.cn/LabJiangYing/home.html