在強關(guān)聯(lián)電子體系中，Mott 絕緣態(tài)是電子關(guān)聯(lián)效應最典型的體現(xiàn)，其形成通常建立在半滿填充單帶模型的基礎(chǔ)上。例如銅氧化物母體中的Mott絕緣態(tài)，以及5d銥氧化物中由強自旋軌道耦合分離出的Jeff = 1/2 Mott絕緣態(tài)，都依賴于接近半滿填充的電子構(gòu)型。按照傳統(tǒng)理解，當體系發(fā)生顯著電子或空穴摻雜、偏離半滿填充條件時，載流子將迅速破壞電子局域化，導致Mott絕緣態(tài)坍塌并轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賾B(tài)。因此，一個有待檢驗的問題是：Mott絕緣態(tài)能否在非半滿填充的分數(shù)價態(tài)條件下穩(wěn)定存在？

針對這一問題，近期中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心超導國家重點實驗室許兵特聘研究員與河南大學王凱教授、天津大學趙建洲教授、南京大學戴耀民教授課題組合作，采用紅外光譜實驗結(jié)合第一性原理計算，系統(tǒng)研究了分數(shù)價態(tài)銥氧化物La?Ir?O??的電子結(jié)構(gòu)與低能激發(fā)行為，揭示了其軌道選擇性的自旋軌道耦合Mott絕緣態(tài)的形成機制。

實驗結(jié)果表明，盡管La?Ir?O??相對于典型自旋軌道Mott絕緣體存在1/3的有效空穴摻雜，其基態(tài)仍表現(xiàn)出穩(wěn)健的絕緣特性。理論分析進一步指出，這一非常規(guī)絕緣態(tài)源于多種物理機制的協(xié)同作用，包括：強自旋軌道耦合、Ir-Ir二聚化效應、晶格畸變以及電子關(guān)聯(lián)效應。上述因素共同驅(qū)動體系進入一種軌道選擇性電子態(tài)：其中，Jeff= 1/2能帶被推至接近半滿填充并發(fā)生Mott轉(zhuǎn)變，而Jeff = 3/2能帶則形成帶隙背景，兩種能隙的共存與協(xié)同作用穩(wěn)定了分數(shù)價態(tài)下的絕緣基態(tài)。這一發(fā)現(xiàn)將自旋軌道耦合Mott絕緣體從傳統(tǒng)的5d?情形拓展至更廣泛的分數(shù)價態(tài)體系，為在多軌道強關(guān)聯(lián)材料中探索和調(diào)控新型量子關(guān)聯(lián)相提供了新的研究路徑。

圖: La?Ir?O??中的光學激發(fā)特征和軌道選擇性Mott絕緣態(tài)的形成示意圖。

相關(guān)研究成果以“Orbital-Selective Spin-Orbit Mott Insulator in Fractional Valence Iridate La?Ir?O??”為題，發(fā)表于美國物理學會期刊《物理評論快報》【Phys. Rev. Lett. 136, 096501 (2026)】。該工作受到了國家自然科學基金委、科技部重點研發(fā)計劃項目和中國科學院的資助。

編輯：東君