三层镍酸盐La4Ni3O10中电子关联与洪特耦合的竞争机制研究

《Science China-Physics Mechanics & Astronomy》：Electronic correlations and Hund’s rule coupling in trilayer nickelate La4Ni3O10

来自国内的研究人员通过密度泛函理论结合动力学平均场理论，系统研究了三层Ruddlesden-Popper相La4Ni3O10在常压与高压下的电子关联效应。该工作揭示了洪特耦合导致的轨道依赖性和层依赖性电子关联特性，阐明了洪特耦合与晶体场分裂的竞争机制，为理解镍酸盐超导家族提供了重要理论依据。

　　

在最新实验中发现，三层Ruddlesden-Popper结构镍酸盐La₄Ni₃O₁₀在高压环境下呈现出临界温度T_c约30K的超导现象，这标志着镍酸盐超导家族的进一步扩展。本研究采用前沿的密度泛函理论结合动力学平均场理论，深入解析了该材料在常压与高压条件下的电子关联效应。令人振奋的是，常压相的光谱函数和费米面计算数据与角分辨光电子能谱实验结果高度吻合，有力印证了电子关联在该体系中的关键作用。更有趣的是，研究发现高压条件下的电子关联表现出双重依赖性：既受轨道特性影响，又随不同镍氧层变化，这种奇特现象源于洪特耦合的调控作用。研究还揭示出洪特耦合与晶体场分裂之间存在精妙的竞争关系——晶体场分裂能较弱的镍氧层会展现出更强的电子关联特性，这一发现为理解层状镍酸盐的电子行为提供了新的物理视角。