在固体中,电子和结构自由度的相互作用是热门的研究课题之一。60多年前,Lifshitz讨论了一种违反直觉的可能性:在拓扑费米面跃迁时,因传导电子驱动的晶格软化lattice softening。然而,这一预测的效果很小,也没有被实验观察到。
今日,德国 马克斯普朗克固体化学物理研究所(Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids)H. M. L. Noad,K. Ishida,J. Schmalian,A. P. Mackenzie,C. W. Hicks等,在Science上发文,报道了基于压电的单轴压力传感器pressure cell,以调节超净金属钌酸锶,在测量应力-应变关系的同时,揭示了在二维费米面Lifshitz相变处,杨氏模量的巨大软化,并表明确实完全由相关能带的传导电子驱动。Giant lattice softening at a Lifshitz transition in Sr2RuO4在钌酸锶Sr2RuO4中,Lifshitz相变的巨晶格软化图1.基于应力调谐的Lifshitz相变,钌酸锶Sr2RuO4的杨氏模量测量。
图2.简单模型定量地再现了关键的实验特征。
图3.在关键应变到较低和较高温度时,杨氏模量变化。
在固态材料中,晶格变化通常伴随着电子系统变化。然而,很难确定是晶格还是电子是跃迁的主要驱动力。该项研究测量了超净材料钌酸锶Sr2RuO4,在经历电子(Lifshitz)跃迁时的杨氏模量。研究发现,在Lifshitz相变时,杨氏模量大幅下降,这表明传导电子驱动了这种材料的非线性弹性响应。(小注:Lifshitz相变指在某种内禀物理或外场驱动下,费米面的拓扑几何性质出现变化,即固体电子结构中能带的拓扑转变。Ising-量子材料QuantumMaterials)https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf3348DOI: 10.1126/science.adf3348声明:仅代表译者个人观点,小编水平有限,如有不当之处,请在下方留言指正!