研究人员提出了微调层状过渡金属二硫族化合物晶体性能的新方法

中国科学院合肥物理科学研究院曹亮教授领导的一个研究小组与合作者一起，在层状过渡金属二硫族化合物晶体中引入了额外的平移自由度，从而能够对其物理性质进行微调

研究结果发表在《自然通讯》上

层状莫特绝缘体有助于我们了解莫特绝缘体、电荷密度波和超导体等不同状态是如何连接的。通过改变这些层在压力和温度下的堆叠和行为，科学家可以探索这些关系

一种材料1T-TaS2特别有趣，因为它在冷却时会以复杂的方式变化，在低温和高电子密度下表现出不同寻常的绝缘行为。然而，即使经过大量研究，这种绝缘状态是莫特绝缘体还是带状绝缘体仍不清楚

在这项研究中，研究人员引入了一种新的方法，通过故意引入相邻层的分数错位来操纵层状晶体中的层间耦合强度。这种可控的层间堆叠和耦合揭示了1T-TaS2晶体的二元绝缘性质，显示出3D能带绝缘状态和2D Mott绝缘状态之间的转变

这一发现对理解非平衡条件下隐藏态的起源和1T-TaS2中的异常具有重要意义，例如缺乏长程磁序和超导态的意外出现

他们首次证明了层状晶体中相邻层之间的分数晶格平移如何深刻地改变电子结构。这一发现引入了一个额外的平移自由度，可以对大块晶体的性质进行微调

与化学掺杂、插层和加压等传统方法不同，这种方法非常简单和干净，避免了杂质的引入，同时保持了晶体的机械强度和稳定性

曹亮教授说：“我们定义的阶梯状结构扩展到具有类似层内刚度和层间滑移结构特性的其他层状晶体，为研究局限于二维系统的相关状态提供了令人兴奋的机会，类似于层状三维材料的降维。”