【仪表网 研发快讯】 近日，理学院物理系上海市高温超导重点实验室尹鑫茂课题组在国际期刊《Nature Communications》上发表题为《Checkerboard-type Zhang-Rice States in Overdoped Cuprate Superconductors》的研究论文。该工作聚焦高温铜氧化物超导机理这一凝聚态物理与量子物态领域的核心科学难题，系统揭示了重过掺杂区域铜氧化物低能电子结构的演化规律，并提出棋盘型Zhang-Rice态新图像，为理解高温超导相图及量子物态演化提供了关键实验与理论依据。上海大学理学院2022级博士生刘熊芳、2024级博士生宁苑杰为该文章的共同第一作者，通讯作者为上海大学尹鑫茂教授，合作者包括上海大学蔡传兵教授、曾志刚副教授、周迪帆副教授。上海大学为第一完成单位和通讯单位。
高温铜氧化物超导体是强关联量子物态研究中最重要、最富挑战性的体系之一，其微观超导机制长期被视为凝聚态物理的“圣杯”问题。传统理论认为，掺杂空穴形成的Zhang-Rice singlet(ZRS)是描述铜氧化物低能电子结构的基石。然而，在超导逐渐消失的重过掺杂区域，ZRS图像是否仍然适用、电子结构如何演化，一直是争议不断的关键问题，也是检验铜氧化物低能有效理论适用边界的“试金石”。
研究团队制备了覆盖x = 0.15–0.60宽掺杂范围的 La2-xSrxCuO4高质量外延薄膜，并综合利用同步辐射X射线吸收谱、椭圆偏振光谱和电输运测量，结合三轨道模型量子蒙特卡洛(DQMC)计算，系统研究了从最佳掺杂到重过掺杂区域的电子结构演化。结果发现，当掺杂超过约x = 0.2后，Zhang-Rice相关电子态出现明显重构，并伴随新的光谱特征和载流子响应变化。基于实验与理论结果，团队进一步提出了棋盘格式 Zhang-Rice电子构型(如图所示)。该成果将铜氧化物低能电子结构描述拓展至重过掺杂区，为理解超导相图中超导消失、正常态演化和量子相变提供了新的微观线索，也为检验t-J模型等低能有效理论在重过掺杂区的适用性提供了重要实验约束。
该成果是尹鑫茂教授团队在高温超导微观机理与量子物态方向取得的重要国际前沿进展，彰显了上海市高温超导重点实验室在前沿基础研究中的持续创新能力。尹鑫茂教授团队立足国家量子科技发展战略与后摩尔时代集成电路产业变革的重大需求，在创新型光谱技术、低维物理量子态与器件化应用等领域持续攻关，取得具有国际影响力的突破，多次在Science子刊、Nature子刊、PRL、AM等顶级期刊发表研究成果，四篇论文入选ESI高被引论文。团队未来将持续致力于在量子新物态、量子功能器件等研究领域实现基础原理与核心器件的源头创新，为国家量子信息领域的自主可控和产业升级贡献力量。
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