近日，理学院上海市高温超导重点实验室尹鑫茂教授及合作者在美国物理联合会AIP旗下物理旗舰期刊《Applied Physics Reviews》上发表题为“Orbital Hybridization and Magnetic Moment Enhancement Driven by Charge Density Waves in Kagome FeGe”的研究成果。理学院博士研究生韩淑伦，河北工业大学李林洋副教授，新加披国立大学Tang Chi Sin博士和上海科技大学王琦博士为共同第一作者，上海科技大学齐彦鹏副教授和本校的张凌峰副研究员、尹鑫茂教授为共同通讯作者，上海大学是论文的第一完成单位和通讯单位。论文的主要作者还包括理学院的蔡传兵教授、田立君教授、孙硕副教授等。
在量子材料及凝聚态物理的前沿研究中，多种量子有序态之间的共存、竞争与耦合一直是其核心热点方向之一。这种复杂的耦合关系表现为多种序参量之间的临界行为，通常在相似的温度或能量尺度下发生。笼目结构材料因其几何阻挫结构与强关联电子特性，为探索新奇量子态提供了理想平台，电荷、磁性与轨道自由度之间的耦合效应在其中催生出丰富的集体量子现象，如电荷密度波、非常规超导与拓扑能带结构等。阐明这些复杂量子行为背后的物理机制，是一项极具挑战性但意义深远的科学任务，亟需新颖的方法与开创性的见解。在这一背景下，轨道杂化作为连接晶体结构与电子态演化的重要纽带，在调控多自由度耦合及其演变过程中发挥着至关重要的作用，成为理解新奇量子态起源的重要突破口。
本项研究聚焦于量子材料笼目晶格中电荷密度波（CDW）与磁有序之间的耦合机制问题。以笼目反铁磁体FeGe为研究对象，结合X射线吸收谱实验技术和第一性原理计算，系统揭示了Fe 3d轨道与Ge 4p轨道之间的杂化行为在CDW相变过程中的动态演化。研究结果发现，该轨道杂化强度在CDW转变过程中显著减弱，并直接影响Fe原子的电子占据态，从而导致局域磁矩的非常规增强。这一工作创新性地引入轨道自由度作为理解电荷与磁有序耦合机制的关键变量，从原子尺度上揭示CDW相变驱动Fe原子自旋态变化，强调了轨道杂化效应在调控磁特性中的关键作用。该研究成果为量子态调控、自旋电子学及新型反铁磁材料的研究提供了全新的物理视角与实验依据，标志着笼目量子材料研究的一个重要突破。
本工作得到国家自然科学基金项目（No. 12374378，52172271）和国家重点研发计划项目（No. 2022YFE03150200）等项目支持。
文章链接：https://doi.org/10.1063/5.0260257
