重费米子材料奇异物性的理论研究

重费米子材料具有非传统超导、量子临界、及非费米液体行为等一系列奇异物性，为凝聚态物理提供了丰富的研究素材，但理论认识仍远远滞后。此项目着重研究重费米子材料中的新奇量子现象，与实验密切结合，借助唯象分析和数值手段，发展重费米子物理的基础理论。具体有两个方向：1、在申请人先前提出的唯象理论框架下，解释重费米子材料的奇异物性，发展统一的重费米子理论，以求在新的物理基础上认识非传统超导和量子临界现象；2、发展合适的数值程序计算实际材料的物理行为，为新理论的发展提供微观支持。通过这些研究，我们将探讨重费米子物理的一般图景和组织原则，发展对强关联电子集体行为的深入认识。该项目是重要的基础研究课题，对探索新的功能材料也具有一定的指导作用。

重费米子材料是一类重要的强关联电子系统，具有异常丰富的量子物态，且易被实验调控，目前尚缺乏广为接受的理论，对其系统研究有助于揭示多电子强关联体系的集体行为的一般规律。本项目针对重费米子物理进行了深入研究，主要完成了三个方面的工作：1、发展了重费米子物理的二流体唯象理论，在此基础上发现了霍尔系数、自旋－晶格弛豫率等物理量的普适行为，提出了重费米子量子临界现象和超导的唯象理论模型，首次比较系统地解释了重费米子材料中的一系列反常现象；2、基于以上工作，利用强关联数值方法进一步计算探讨了二流体现象的微观物理起源，为未来发展重费米子理论提供了基础；3、与实验合作，探索发现了几种新的重费米子材料，并开展了压力调控下的物性研究。本课题共发表论文14篇，包括PNAS 4篇、PRL 1篇、PRB 5篇，在理论和实验两个方面都取得了重要进展，基本完成了课题目标，为未来更进一步的理论探索和实验研究提供了基础。