近日,北京大学物理学院量子材料科学中心的彭莹莹课题组与合作者通过先进的共振弹性X射线散射谱学与第一性原理计算,首次在范德瓦尔斯材料1T-TiSe2单晶中发现了源于轨道序的本征电子手性。这一发现不仅为1T-TiSe2材料中电子手性的存在提供了直接的实验证据,还证明了共振弹性X射线散射技术在探测电子手性方面的强大能力。
1T-TiSe2作为一种准二维的范德瓦尔斯材料,一直是凝聚态物理研究的重要课题。尽管早期理论支持了电子手性的存在,但相关的实验数据却始终难以直接捕捉到手性的特征,导致该现象一直备受争议。彭莹莹课题组利用共振X射线散射技术,突破了传统X射线衍射技术对晶体中螺旋轴不敏感的限制,成功观测到TiSe₂轨道序的衍射峰展现出显著的圆二色性(高达40%)。这一发现首次提供了1T-TiSe₂体相中电子手性的明确证据,揭示了其与轨道序之间的内在联系。
值得注意的是,衍射峰的圆二色性强度随方位角发生显著变化,这一发现与电子手性相中原子位移模型的计算结果高度吻合。这一研究成果不仅为深入理解电荷密度调制、轨道占据、对称性自发破缺与手性之间的相互作用机制提供了全新视角,还为更多材料体系电子手性的探索提供了灵敏的工具。
彭莹莹课题组的这一突破性进展得到了国内外多位科学家的支持和合作,包括德国德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所的教授Jeroen van den Brink和荷兰阿姆斯特丹大学的教授Jasper van Wezel等。研究工作也得到了北京市自然科学基金、国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。
这一研究成果以“由电子手性诱导出的圆二色性的观察发现”为题,于2024年9月19日在线发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上,并被选为编辑推荐文章(Editors' Suggestion)。
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