CeRh6Ge4：壓力-溫度相圖。科研團隊提供 

　　近日，浙江大學教授袁輝球團隊等首次在純凈的重費米子化合物中發現鐵磁量子臨界點，并觀察到奇異金屬行為。這一發現打破了人們普遍認為鐵磁量子臨界點不存在的傳統觀念，并將奇異金屬行為拓展到鐵磁量子臨界材料中。相關成果3月5日在線發表于《自然》。

　　袁輝球表示，此項工作不僅為量子相變研究開辟了一個新的方向，并且將銅基高溫超導和反鐵磁重費米子材料中觀察到的奇異金屬行為延伸到了鐵磁體系。由于超導與量子相變常常有著非常緊密的關系，鐵磁量子臨界點的發現也可以促進相關超導的研究。

　　“重費米子體系有豐富的物理內涵，表現出奇特的量子現象，是研究衍生量子態和量子相變的理想材料體系。重費米子研究對材料和實驗條件要求苛刻，但也會不時給學界帶來驚喜。”袁輝球表示。

　　物質的狀態可以從一種相轉變為另一種相，這個過程稱為相變。磁性量子相變是研究最為廣泛的一類量子相變。鐵磁體與反鐵磁體是研究得最多的磁性材料。隨著溫度升高，磁性材料通常會在某一溫度發生磁性相變，導致材料失去磁性。人們發現，反鐵磁量子臨界點廣泛存在于重費米子體系、鐵基超導體以及有機超導體等強關聯電子體系中。在磁場、壓力或摻雜等參量的調控下，這些材料中的反鐵磁轉變溫度可以被逐漸抑制到絕對零度，并且在反鐵磁臨界點附近出現超導和奇異金屬行為。人們對于鐵磁材料是否存在量子臨界點持有同樣的好奇，但尚未找到其存在的確鑿證據。

　　袁輝球團隊等在嘗試了多種材料體系后，終于在重費米子材料CeRh6Ge4中取得重大突破。他們通過不斷優化樣品制備條件，合成了高質量的單晶樣品，再通過壓力的調控，發現該體系中存在鐵磁量子臨界點。

　　這是首次在一個純凈的鐵磁材料體系中發現量子臨界點存在的確鑿實驗證據，并且觀察到了與高溫超導體相似的奇異金屬行為：當溫度趨于絕對零度時，低溫電阻隨溫度線性變化，比熱系數隨溫度對數發散。這些發現為研究鐵磁量子相變、揭示長期困惑人們的奇異金屬行為開辟了新的方向。

　　相關論文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2052-z