黄富强等在亚稳相MX2 (M = Mo, W; X = S, Se) 的新奇物性研究中取得系列进展

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层状过渡金属硫化物亚稳相MX2 (M = Mo, W; X = S, Se)具有丰富的晶体结构和电子结构，是材料学、电化学和凝聚态物理领域的研究热点材料。近年来，中国科学院上海硅酸盐研究所黄富强研究员、方裕强助理研究员团队在亚稳相MX2的材料制备和新奇物理化学性质研究中取得系列进展。相关成果发表于Nat. Phys.; Adv. Mater.；Nat. Commun.; J. Am. Chem. Soc.等期刊。
　　经典朗道费米-液体理论可解释大多数金属的低温行为，但无法解释奇异金属的行为。因此需要对强关联量子材料的奇异金属态进行系统研究，为揭示高温超导和量子物性等物理现象的理论机制提供重要依据。
　　近期，上海硅酸盐所黄富强研究员团队联合浙江大学许祝安教授、上海交通大学邢晖教授团队在拓扑超导体2M WS2中发现费米液体和奇异金属交叉处能斯特效应的反常效应。2M WS2晶体不同晶轴上的能斯特测试结果显示出很强的能斯特响应。当2M WS2由费米液体态进入奇异金属态时，能斯特系数增加的数值与铜基高温超导体相当。在交叉处能斯特峰与磁场和温度的关系说明在进入奇异金属态时载流子发生巨大熵变。
　　上述工作以“Anomalous enhancement of the Nernst effect at the crossover between a Fermi liquid and a strange metal”为题发表在Nature Physics期刊。共同第一作者是上海交通大学杨宇森博士、浙江大学陶前博士和上海硅酸盐所方裕强博士，通讯作者为上海硅酸盐所黄富强研究员、上海交通大学邢晖教授和浙江大学许祝安教授。
　　论文链接https://doi.org/10.1038/s41567-022-01904-5

2M WS2晶体的费米液体和奇异金属态的电输运和能斯特效应测试结果

　　相较于传统非晶态和多晶态超导薄膜，二维层状单晶超导体为人们理解和探测二维超导新奇特性提供了很好的研究平台。二维超导领域一个重要方向是研究其超导在面内强临界场下的行为，寻找可以对抗超大外界磁场的超导体。这对于基础物理学研究和超导应用研究都具有重要意义。
　　近期，上海硅酸盐所黄富强研究员团队和复旦大学修发贤教授、香港大学罗锦团教授团队首次在实验上发现了自旋-轨道-宇称耦合超导机制。揭示出在具有拓扑能带翻转特性的二维中心对称超导体中，由于自旋-轨道-宇称耦合的影响，上临界磁场不但可以大大超过泡利极限，并且具有很强的面内各向异性。对于深入理解具有拓扑能带翻转特性的二维中心对称超导体中的奇异超导行为具有重要意义。同时，新型层状单晶超导体2M-WS2在研究中所展现出的独特的物理属性也表明其在探究高阶拓扑超导和新器件方面具有较好的研究价值。
　　上述工作以Spin-Orbit-Parity Coupled Superconductivity in Atomically Thin 2M-WS2为题发表在Nature Physics期刊上。复旦大学张恩泽、香港科技大学谢应明和上海硅酸盐所方裕强博士和强磁场中心张警蕾研究员为共同第一作者，修发贤教授、罗锦团教授、黄富强研究员和上海硅酸盐所杨金山研究员为通讯作者。
　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41567-022-01812-8
        文章来源：上海硅酸盐所
       黄富强，上海硅酸盐所研究员，人社部百千万人才工程专家，国家杰出青年基金获得者、科技部重点领域创新团队负责人、国家重点研发计划首席科学家，中科院百人计划引进回国。围绕新能源材料的基础前沿及产业应用研究，取得的系列创新成果包括：1）发现了复杂晶体结构中原子基团的相似相聚特性，提出了多物理量协同的结构功能区新概念和堆积因子理论模型，发现了若干性能优异的新能源材料；2）提出了多尺度结构和性能的设计理论，发明了独特结构的类石墨烯和氮掺杂介孔少层碳，突破碳基双电层储能极限；3）发展出铜铟镓硒太阳能电池的低成本非真空新制备，完成兆瓦级中试，成功进行了示范电站的建立和运行。新型光电材料与器件的结构调控与性能优化项目，获上海市自然科学一等奖（2016年）、国家自然科学二等奖（2017年）。发表Science、Nature Mater.等在内的论文300余篇，他引13000余次，30余篇ESI高被引论文，入选2015、2016、2017年高被引学者。授权专利86项，其中13项专利许可费达1000万元。