自高温超导电性1986年在铜氧化合物中发现以来，人们一直在寻找具有相同行为的别的过渡金属氧化物。近期，Sr₂IrO₄被发现是一个很有希望的候选材料，从而引起了人们的极大兴趣。Sr₂IrO₄不仅和铜氧化合物La₂CuO₄具有类似晶体结构，而且由于强自旋-轨道耦合的作用，其低能电子结构也和铜氧化合物非常相似。因此，这两种材料有可能共享一些量子态，对这些量子态的理解有助于我们对铜氧化合物高温超导体的研究。 　　  

　　中科院理论物理研究所周森副研究员与浙江师范大学陈华教授、美国波士顿学院蒋坤博士和汪自强教授合作，为Sr₂IrO₄构建了一个真实的5带模型，并在此基础上研究了电子关联和电子无序对系统的影响。他们指出近期的一些实验观测现象可以用一个隐藏序（或电子的集体行为）来解释。该隐藏序是一个d-wave自旋-轨道密度波，其赝自旋朝上的电子沿着一个方向循环运动，而赝自旋朝下的电子沿反方向运动，从而形成一个交错的赝自旋流。该隐藏序能同时解释实验在母体和电子掺杂Sr₂IrO₄中观测到的极其非常规的准粒子性质。相关研究成果近期发表在Phys. Rev X 7 (2017) 041018. 　　  

　　该工作提出的d-wave自旋-轨道密度波为铱化合物Sr₂IrO₄提供了新的视角。电子掺杂后的金属态可以看成是电子掺杂的准二维狄拉克半金属，这可能在研究电子配对和可能出现的超导电性方面有着重要作用。　　  

　　周森副研究员的工作得到中国科学院前沿科学重点研究项目的支持。 　　  

　　附图：无序d-wave自旋-轨道密度波导致的Fermi arcs。镶嵌的是d-wave自旋-轨道密度波的示意图。