北京
Kagome晶格材料因其独特的几何阻挫结构、以及拓扑和强电子关联效应，为探索新兴量子现象提供了极具潜力的平台。在这一体系中，研究者已经发现了诸多新奇量子态，如量子自旋液体，狄拉克/外尔费米子，电荷密度波（CDW），电子向列相和非常规超导电性等。这些现象大多与Kagome电子能带具有共存的平带，范霍夫奇点和狄拉克点这一特性有关。
通常情况下，Kagome材料的平带与范霍夫奇点之间存在较大的能量间隔，使得这类材料要么表现出与平带相关的磁性，要么是与范霍夫奇点相关的电荷序。
然而，最近在反铁磁Kagome材料 FeGe中首次发现了电荷密度波序，并且观察到CDW转变伴随着磁矩的增强的现象，表明CDW与磁性之间存在很强的相互作用。更值得注意的是，与典型的Kagome金属（如CsV3Sb5）相比, FeGe的CDW响应表现出显著差异，暗示了一种新的物理机制。
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心超导国家重点实验室SC3组的邱祥冈研究员、许兵特聘研究员与上海科技大学齐彦鹏副教授、西南科技大学赵建洲副教授和美国莱斯大学戴鹏程教授课题组合作，利用偏振红外光谱实验技术，结合理论计算，系统研究了FeGe中CDW转变过程中的电荷动力学性质。实验结果揭示了 FeGe 中独特的CDW光学响应特征，包括：缺乏明显的能隙打开；沿a轴和c轴均存在从低能向高能的谱重突然转移；以及CDW转变后新出现的低能吸收峰等。这些结果表明FeGe中的CDW具有一阶相变特性和三维特征，与AV3Sb5体系中由于范霍夫奇点嵌套导致的CDW能隙直接打开的行为截然不同。进一步的理论计算与实验数据的对比均支持一种新的基于一阶结构相变的非常规CDW机制。该机制涉及Ge1原子的二聚化，其降低了体系整体的磁性能量，从而使得体系可以形成一个稳定2×2×2CDW基态。这些发现澄清了FeGe中非常规CDW的起源，揭示了其中结构、磁性和电荷序之间协同作用，为理解磁性Kagome材料中的量子现象提供了新的视角。
图：不同电子态的能带结构计算结果以及理论计算光电导率与实验结果对比
相关研究成果以“Charge Dynamics of an Unconventional Three-Dimensional Charge Density Wave in Kagome FeGe”为题发表在Physical Review Letters 134, 086902 (2025)。中国科学院物理研究所易绍辉博士、廖知裕博士和上海科技大学的王琦博士为该论文的共同第一作者，中国科学院物理研究所邱祥冈研究员、许兵特聘研究员，上海科技大学的齐彦鹏副教授和西南科技大学赵建洲副教授为该论文的共同通讯作者。该工作受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院等科研项目的资助。
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