发现全新量子行为，年轻学者郭春煜与合作者在顶刊Nature发表重要成果

在最新一期的顶刊Nature上，一位在国外任职的年轻中国学者与合作者发表了重要成果。那就是来自德国马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所(MPSD)郭春煜作为第一作者兼共同通讯作者，与Philip J. W. Moll（最后通讯作者）合作报道了Kagome晶体中的多体干涉。当金属中的电子发生集体行为时，会出现超越单个粒子行为的涌现现象与电子功能。迄今，相干的集体电荷运动主要在超导体中被观测到，并伴随库珀对的形成而出现。

该研究报道在kagome金属CsV₃Sb₅的正常态下存在相干电荷输运的直接实验证据，表明存在一种独特的集体电子态。其特征是在面内磁场下，介观晶体柱体中出现一组磁电阻振荡，其周期由穿过相邻kagome层之间的磁通量子数h/e决定——实际上构成了一台层间Aharonov–Bohm干涉仪。该现象的合作本质表现为：一是角依赖关系呈非解析形式，可在离散振荡频率之间发生突变；二是其持续长度远超单粒子平均自由程。

值得注意的是，振荡幅度与CsV₃Sb₅中已报道的其他反常电子响应相匹配，暗示存在一种内禀相干机制。这些发现为kagome金属中关联有序性质的争议提供了新见解，并证实CsV₃Sb₅可作为在无超导条件下实现长程相干电荷输运的平台，开辟了超越传统模型的关联电子体系相干性研究的新方向。

总之，该研究发现了一种全新量子行为，研究揭示了几何结构本身可以调控量子相干性，为开发“形貌决定功能”的新型材料开辟了全新路径。该研究今年4月投稿，5个月后便被正式接受，如今正式发表。在马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所的官网上也对该研究进行了重点介绍，认为该研究发现了原本杂乱无章的电子在CsV₃Sb₅这种kagome晶体材料中却出人意料地呈现出了协调一致的“歌唱”的状态，而且“声音”还会随晶体形状的改变而改变，这是一种新发现的多体的，相干量子态。

本文的一作兼共同通讯为一名年轻的中国学者郭春煜，他是浙大“出身”。他于2013年和2019年先后在浙江大学取得了学士和博士学位，博士阶段导师为袁辉球教授。博士毕业后他前往瑞士洛桑联邦理工学院进行博士后研究，合作导师即为本文最后通讯作者Philip J. W. Moll。2022年，他加入了位于德国汉堡的马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所(MPSD)，任MPSD量子物质部门的微结构研究组组长至今。

郭春煜的主要研究方向是利用聚焦离子束技术对强相关材料进行微加工，研究范围涉及了包括Kagome材料、拓扑半金属、强关联电子系统及流体动力学输运等；他并在相关领域做出了一系列突出成果。早在2022年时，郭春煜同样作为一作兼共同通讯作者，在顶刊Nature上报道了首次在非手性晶体结构材料CsV₃Sb₅中发现了可调控电子手性；同样在2022年，他还作为第一作者，在物理学顶刊Nature Physics上发表了关于半金属中的准对称保护拓扑的文章。2024年，郭春煜凭借在CsV₃Sb₅领域展现出的研究潜力获得了欧洲研究理事会（ERC）的启动基金资助。