莫尔超晶格是由两层堆叠在一起的材料组成，两层之间要么存在微小的旋转错位，要么存在晶格失配。另一方面，Kondo晶格模型描述了传导电子与局部磁性杂质相互作用的系统，这种相互作用会改变系统的电气和磁性。

近年来，物理学家们成功地设计出兼具这两种系统物理特性的材料。这些材料被称为莫尔近藤晶格，本质上是莫尔超晶格结构，局部磁矩呈周期性排列，类似于近藤晶格模型所描述的结构。

康奈尔大学卡弗里纳米科学研究所、康奈尔大学和日本国家材料科学研究所的研究人员一直在合成和研究莫尔近藤晶格，希望更好地了解其背后的物理原理。

他们最近在《自然物理学》上发表的论文报道了在MoTe2/WSe2莫尔双层中密度调节的Kondo击穿开始时出现铁磁性。

“我们的工作建立在我们之前关于实现电可调莫尔近藤晶格系统的报告基础之上，”该论文的合著者KinFaiMak告诉Phys.org。“我们在那里报道了使用莫尔半导体制造人造近藤晶格以及对栅极可调重费米子的观察。”

研究近藤晶格物理特性的一个主要目标是更好地了解这些系统中的重费米子在不同的外部参数(如掺杂密度、磁场和相互作用强度)下如何分解。这种分解被称为近藤破坏转变，通常伴随着奇异物质状态的出现(例如非费米液相和非常规超导性)。

在之前的研究中，Mak和他的同事设计了一种基于MoTe2/WSe2莫尔双层的高度可调莫尔近藤晶格系统。这种材料为连续检查近藤破坏转变提供了一个独特的机会，这在块体重费米子材料中已被证明是极具挑战性的。

“在此背景下，我们在《自然物理》上发表的论文通过不断调整系统中流动载体的密度来研究重费米子的命运，从而调整有效的近藤耦合强度，”Mak说道。“在临界密度附近，我们观察到重费米子的破坏和铁磁安德森绝缘体的同时出现。”

作为新研究的一部分，研究人员研究了莫尔半导体中出现的近藤晶格物理：他们之前在论文中提出的角排列MoTe2/WSe2异质双层。他们的研究结果强调了莫尔近藤晶格在利用可调平台研究近藤破坏转变方面的前景，以及在这种转变附近实现其他奇异物质状态的可能性。

Mak解释道：“由于MoTe2和WSe2之间存在7%的晶格失配，材料中出现了莫尔晶格。因此，无需扭转角即可产生莫尔超晶格势。我们制造了双门霍尔棒器件;该器件可以独立控制材料中的总掺杂密度以及每个过渡金属二硫属化物层中掺杂密度的相对分配。”

利用他们的制造策略，Mak和他的同事可以在Kondo晶格状态下制备材料，这使得他们能够在Kondo破坏转变发生时连续研究它。为了探测这种相变附近磁态的出现，他们结合使用了磁输运和磁光光谱。

“我们测量了材料中的异常霍尔响应和自发圆二色性，以证明铁磁安德森绝缘体的出现，”Mak说道。“我们还研究了温度和磁场相关的传输特性，以表明铁磁安德森绝缘体出现在近藤破坏转变附近。”

该研究小组收集的测量数据产生了有趣的结果。当他们的材料接近密度调节的近藤破坏转变时，Mak和他的同事观察到几乎同时发生了金属到绝缘体和磁量子相变。

“由于这两种转变涉及不同的自由度(一个是电荷，另一个是自旋)，因此在几乎相同的临界密度下发生这两种转变是出乎意料的，”Mak说。“这一观察为如何在不调用理论参数微调的情况下描述这种转变提供了新思路。”

当他们的材料接近Kondo破坏转变时，该团队还观察到了铁磁相关性。这一观察结果与大多数之前的研究形成了鲜明对比，这些研究侧重于其他已知的Kondo破坏转变，而这些研究报告的却是反铁磁磁相关性和有序性。

因此，Mak及其同事的最新研究为研究Kondo破坏转变开辟了新的有趣机会。具体来说，它使我们能够在不同的状态下研究这种转变，以铁磁性而不是反铁磁性为标志。

“进一步研究的近期计划是通过设计材料的扭转角来推动近藤破坏转变在更高的临界密度下发生，”Mak说道。“在更高的临界密度下，无序的影响预计会小得多，从而使我们能够以更内在的方式研究量子相变。

“早期的理论研究已经预测了本征区域中量子自旋液体的特征，其中也可能出现奇异的非费米液体。”

在接下来的研究中，研究人员还计划在近藤晶格范围内寻找物质的拓扑状态。这将通过检查他们合成的莫尔近藤晶格并进一步增加流动电荷载体的密度来实现。

Mak补充道：“最近的理论研究指出，我们材料系统中的Kondo相互作用具有手性，从而为实现拓扑Kondo绝缘体和拓扑Kondo半金属打开了大门。我们正在积极寻找这些物质相的传输和热力学特征。”

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