近期，我院量子功能材料计算与设计团队在二维材料多样物性方面取得新进展，相关研究成果以“Diverse and Tunable Charge Density Waves, Superconductivity, and Band Topology in Two-dimensional 1T-M₂S (M = Zr, Hf)”为题，发表于材料科学领域国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》（自然指数期刊，一区TOP，IF: 19.0）。团队硕士研究生乔树祥为论文的第一作者，路洪艳教授和张平教授为通讯作者，团队研究生韩雨霖、江恺悦、团队教师焦娜副教授、北京航空航天大学司晨副教授参与了本研究。

具有多重量子相的材料由于能够实现多种量子态的组合而受到广泛关注，它们是制备先进电子器件的候选体系，但这类材料仍然很稀少。因此，寻找此类材料至关重要。此前，我们通过高通量计算预言了一种新型二维材料家族MSene（S原子夹在两层过渡金属原子之间）。它们表现出超导、电荷密度波（CDW）、铁磁、反铁磁和电子拓扑等丰富的物理性质，可以作为研究二维材料中多序竞争或共存的平台，为凝聚态物理、材料物理等领域提供了新的研究方向。相关研究成果以“MSene: A large family of two-dimensional transition metal sulfides with MXene structure”为题，以Letter形式发表于凝聚态物理学旗舰期刊Phys. Rev. B 111, L041404 (2025)。在MSene家族中继续深入探讨其多种性质之间的竞争与共存很有必要。

近期，该团队探索了新型MSene材料1T-M₂S（M = Zr，Hf）中CDW、超导和非平庸拓扑序的关系。一方面，这类材料中可以实现2 × 2 CDW基态和超导的共存，室温下非谐效应可以消除CDW。另一方面，在双轴压缩应变下，Zr₂S和Hf₂S中分别发现了CDW和超导之间弱和强竞争相互作用，同时也具有超导和非平庸拓扑性质的共存。通过求解各向异性Eliashberg方程，证明了应变下的Zr₂S和Hf₂S是各向异性单能隙超导体。这项研究发现为理解CDW和超导之间的复杂相互作用以及二维材料中奇异量子态的相互作用提供了宝贵的视角。

该项研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目、山东省自然科学基金重大基础研究项目、山东省自然科学基金面上项目、以及山东省高等学校青创人才引育计划团队项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202502257

供稿审核：刘广强

编辑审核：王文志

终审：满忠晓