2025年11月5日，由物科院开展的品牌系列讲座【南高师·格物讲堂】邀请到了浙江大学物理学院刘洋研究员于行健楼435教室开讲，作了题为“关联4f电子体系的电子态研究”的学术报告。本次报告由物科院院长张力发教授主持，物科院教师、研究生、本科生共计80余人参加了本次报告会。

报告首先介绍了含稀土元素的金属间化合物中4f电子的强关联特性。由于4f电子能级窄、电子间库仑排斥强，该类体系展现出丰富的演生现象，如非常规超导、量子临界行为、重费米子态等。刘老师指出，理解这类材料的关键在于f电子的局域-巡游二重性。其中，近藤效应与RKKY交换相互作用是决定其基态性质的两个基本机制：近藤效应促使传导电子与局域f磁矩耦合形成非磁单态，而RKKY作用则倾向于建立磁有序。二者竞争可导致量子临界点的出现，为重费米子超导等新奇物态提供舞台。

在实验方面，作为实验核心手段之一，角分辨光电子能谱（ARPES）能够直接探测材料电子能带与费米面结构。刘老师课题组通过发展分子束外延薄膜生长技术，并结合ARPES与同步辐射对线技术，实现了对传统体材料难以测量的4f电子态的探测。例如，在部分重费米子超导体中，他们观测到费米面的嵌套（Fermi surface nesting）行为，这为理解其超导配对机制与自旋密度波不稳定性提供了关键信息。

在磁性方面，报告讨论了f电子在局域磁矩与巡游电子态之间的过渡行为。通过调控压力、掺杂或维度，可实现从反铁磁有序到非费米液体行为乃至超导态的连续演变。刘老师特别指出，薄膜外延技术能够引入晶格应变与界面耦合，有效调控f电子的关联强度与轨道占据，从而改变其基态性质。这种“电子态工程”为探索关联拓扑物态、量子临界等现象提供了新路径。

整场报告系统呈现了4f电子体系在强关联物理研究中的核心地位，并展示了先进实验手段在揭示其微观机制方面的重要作用。有助于刚进入凝聚态物理领域的学生理解此类体系，不仅需要掌握多体物理的基本图像，也需要熟悉现代光谱学与材料制备技术。刘老师课题组在薄膜生长与电子态探测方面的创新，为我们提供了从材料设计到物性测量的完整研究范例。

刘洋研究员简介：

刘洋，现任浙江大学物理学院研究员。2004年本科毕业于中国科技大学 ,2010年在美国伊利诺伊大学香槟分校(UIUC)获得博士学位，其后在美国阿贡国家实验室、康奈尔大学开展博士后研究。2015年10月起入职浙大(同年入选海外高层次青年人才计划) , 任百人计划研究员; 2022年1月起任长聘副教授/研究员; 2025年获得基金委青年科学基金项目(A类) 。主要从事强关联电子体系的实验研究，利用薄膜生长、光电子能谱、同步辐射X射线技术等研究关联量子材料的电子态，特别是含f电子的窄带体系;在 Rev.Mod.Phys. PRL/PRX、Nature子刊等期刊发表论文六十余篇;担任中国物理学会低温物理专业委员会委员和青年工作小组成员、SCPMA期刊和CPL/CPB等四刊青年编委。