Kitaev模型是建立于二維六角蜂窩晶格的量子自旋液體模型，并伴有馬約拉納費米子激發和衍生規範場，在未來的量子計算中具有潛在應用價值。其中，Kitaev相互作用是該模型的核心，在真實體系中實現它成為了當前強關聯電子領域的一個中心話題。最近有研究指出，具有蜂窩晶格的3d電子钴氧化物Na2Co2TeO6中存在Kitaev相互作用，但是非Kitaev項使系統在低溫時發生反鐵磁相變。我校先進材料研究院馬祯團隊利用無磁離子Zn2+對母體中的Co2+進行部分替代，從而引入自旋缺陷，嘗試在不破壞晶體結構的基礎上對基态進行調控。研究發現，母體的反鐵磁基态對Zn2+摻雜很不敏感，在摻雜量x = 1.0時長程磁序才被完全抑制。随着摻雜濃度的增加，系統進入短程有序的自旋玻璃态，最終在x ≥ 1.3時轉變為順磁态。以上結果清晰記錄了系統磁基态的演變過程，并給出了Na2Co2-xZnxTeO6的磁相圖。該工作表明，Zn2+摻雜可以作為增強量子漲落的一種手段，并可能誘導出與自旋液體有關的量子順磁行為。
Zn2+摻雜下得到的Na2Co2-xZnxTeO6磁相圖
相關成果以“Suppression of the antiferromagnetic order by Zn doping in a possible Kitaev material Na2Co2TeO6”為題發表于美國物理學會知名期刊Physical Review Materials [Phys. Rev. Mater. 7, 014407 (2023)]。我校先進材料研究院2020級碩士生付重托為論文的第一作者，該院馬祯副教授和南京大學溫錦生教授為共同通訊作者，3044am永利集团為第一署名單位。南京大學劉俊明教授、中科院物理所羅會仟研究員等人對該工作進行了深入指導，該工作也得到了我校李宏教授的悉心指導。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、湖北省自然科學基金、北京凝聚态物理國家研究中心開放課題等項目資助。
作者介紹：馬祯，副教授，碩士生導師，湖北省“楚天學者計劃”楚天學子，“磁湖人才計劃”青年才俊。2020年8月畢業于南京大學，獲理學博士學位。主要從事量子磁性材料的晶體生長、物性表征和中子散射研究工作。主持國家自然科學基金青年項目1項，湖北省自然科學基金青年項目1項，國家重點實驗室開放課題3項。以第一或通訊作者身份在Physical Review Letters、Nature Communications、Physical Review B、Physical Review Materials等知名期刊發表學術論文7篇。擔任Physical Review Letters、Physical Review Research、Physical Review B、npj Quantum Materials、Chinese Physics B等期刊獨立審稿人。