Prof. Xiangang Wan [Nanjing University, China]

Title: 5d过渡金属氧化物中的奇异量子物性研究

Time: 10:00-11:00 AM, Wednesday, October 14, 2015

Place: Conference room 201, HPSTAR (Shanghai)  

Host: Dr. Yang Ding

Abstract:

相比于3d 和4d 过渡金属元素, 5d 过渡金属元素既具有很强的自旋轨道耦合相互作用, 同时它们的电子关联作用也不可忽略. 因而5d 过渡金属氧化物体系具有许多奇异的量子特性. 报告将介绍在5d 过渡金属氧化物中的一些理论进展. 首先介绍烧绿石结构铱氧化物(A2Ir2O7, A=Y 或稀土元素) 中的Weyl 拓扑半金属性. 我们确定出A2Ir2O7 这一类具有阻挫结构材料的磁基态, 并预言其是Weyl 半金属; 其Weyl 点受到拓扑保护而稳定, 而且它的表面态在费米能级形成特别的费米弧. 其次预言尖晶石结构锇氧化物(AOs2O4, A=Ca, Sr) 是具有奇异磁电响应的Axion 绝缘体; 然后分析了电子关联、自旋轨道耦合对钙钛矿结构的锇氧化物(NaOsO3) 的影响, 并成功定出它的基态磁构型, 最终确定其为Slater绝缘体. 最后介绍了LiOsO3中铁电金属性的成因.

Biography of the Speaker:

万贤纲

南京大学物理学院教授、博士生导师。

教育经历：

1997/03 - 2000/12，南京大学，理论物理，博士

1994/09 - 1997/02，南京大学，理论物理，硕士

1990/09 - 1994/06，南京大学，工程地质，学士

工作经历：

2010/01 - 至今，   南京大学，物理学院，教授

2003/09 - 2009/12，南京大学，物理系，副教授

2001/04 - 2003/08，南京大学，物理系，讲师

其中:

2005/06 - 2007/09，美国加州大学戴维斯分校 访问合作研究

2003/10 - 2005/02，日本国立材料研究所 博士后

主要采用第一性原理和有效模型相结合的手段研究具有强自旋轨道耦合的关联电子体系。因在烧绿石结构Ir氧化物中预言新奇Weyl半金属态的理论工作及相关第一性原理电子结构计算物理研究而获得2014年度香港大学Daniel Tsui(崔琦) Fellowship。

近年的亮点工作包括：

(1) 发现新型拓扑电子态—Weyl半金属【Xiangang Wan et al., PRB 83, 205101 (2011)】。发现作为一种新型拓扑量子态，Weyl半金属态也具有其拓扑性质：Weyl 点是受拓扑保护稳定的；Weyl半金属有着受拓扑保护的表面态，即非闭合的费米面(Fermi arc)；该文章的另外一个贡献是确定全进/全出(all-in/all-out)为烧绿石结构5d过渡金属氧化物基态磁构型。

该文章被美国物理学会的Physics杂志作为观点撰文重点介绍，已被他人引500余次(引文包括：1篇Nature、3篇Science、4篇Nat. Mater.、3篇Nat. Phys.、2篇Nat. Photon.、6篇Nat. Commun.、52篇PRL，其中包括多个知名研究小组的大幅、重点引用，被广泛认为首次把拓扑非平庸电子态由绝缘体推广到了半金属)。

(2) 预言5d过渡金属氧化物CaOs2O4和SrOs2O4是具有特别磁电响应的Axion绝缘体【Xiangang Wan et al., PRL 108, 146601 (2012)】。预言了NaOsO3的基态磁结构，确定其为Slater绝缘体【Du et al., PRB 85, 174424 (2012)】，相关预言已被实验证实。

(3) 提出了寻找电声子耦合非常规超导体的新途径【Xiangang Wan et al., Nature Commun. 5, 4144 (2014)】。预言层状BiS2超导体是近CDW失稳导致的电声子耦合超导体【Xiangang Wan et al., PRB 87,115124 (2013)】,相关预言被后续实验证实。预言压力诱导WTe2超导，被实验证实【X. C. Pan et al., arXiv: 1501.07394 (2015)】。

(4) 基于LDA+DMFT 方法，用磁力理论和线性响应方法发展了一套特别有效的计算材料磁性相互作用的方法【Xiangang Wan et al., PRL 97, 266403 (2006)】。并用其成功地研究了多个磁性体系的性质。

(5) 用LDA+U方法和Monte Carlo方法相结合仔细地研究了钙钛矿铜氧材料Sr8CaRe3Cu4O24的电子结构和磁性性质，解释了其磁转变温度高(Tc=440K)的原因，同时还发现掺杂将使得这种材料表现出非常奇特的性质。【Xiangang Wan et al., PRL 94，087205 (2005)；Xiangang Wan et al., PRL 95, 146602 (2005)】

研究领域：

计算凝聚态物理研究和材料设计

关联电子系统数值计算

磁性材料研究

Weyl半金属研究

新型超导研究