強關聯電子的局域-巡游特性轉變是決定強關聯系統正常態奇異物性和非常規超導性質的深層次物理根源。在重費米子系統中，這種轉變可以用一個同時包含f電子局域和巡游分量的唯象二流體模型描述【Rep. Prog. Phys. 79, 074501 (2016)】，其中局域流體會對導帶電子發生非相干近藤散射，而巡游流體則反映了由相干散射導致的具有能帶雜化特征的巡游重電子行為。但是由于具體散射機制的復雜性，兩類散射過程在輸運測量中非常難以區分。因此，發展新的實驗技術就成為揭示重費米子物理本質的必然要求。

中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心的楊義峰研究員課題組長期從事重費米子理論研究，一直重視與新材料、新技術等方面的實驗合作，曾與物理所的石友國研究員合作發現了CeCo?Ga?等具有新奇物性的重費米子材料【npj Quantum Materials 2, 36 (2017)】，與電子科技大學的齊靜波教授合作首次借助超快光譜發現了重費米子體系中的兩階段雜化物理和由非相干近藤散射導致的高溫預雜化現象【Phys. Rev. Lett. 124, 057404 (2020)】。

最近，課題組又與華中科技大學國家脈沖強磁場科學中心的羅永康教授合作，利用石友國研究員提供的高質量CeCo?Ga?單晶，首次借助平面霍爾效應實驗揭示了重費米子材料輸運過程中的二流體行為，并進一步證實了高溫預雜化現象的存在，形成了一個全溫區的輸運過程圖像，為深入研究f電子的局域-巡游特性轉變提供了新的技術手段。

圖：平面霍爾效應測量示意圖與非相干、相干近藤散射導致的不同振蕩模式及溫度演化。

平面霍爾效應測量磁場、電流、橫向電壓位于同一平面內時，橫向電阻隨磁場和電流夾角的變化。他們發現，重費米子材料的平面霍爾效應具有反常的角度依賴行為：在高溫預雜化發生時，平面霍爾效應的角度依賴上會出現反常的高階振蕩，其強度隨溫度下降而增加，并在臨近相干溫度時達到最大；而在相干溫度以下，高階振蕩被快速抑制，并伴隨巡游重電子的形成逐漸呈現二度對稱的振蕩行為。兩種截然不同的振蕩行為反映了兩類不同的散射特性：高溫下的高階振蕩行為來自各向異性的非相干近藤散射，而低溫下的二度對稱振蕩則來源于巡游重電子（相干散射）的貢獻，反映了重電子費米面的拓撲結構特征。相干溫度之下兩種不同振蕩模式的共存和演變揭示了輸運過程中的二流體物理及其溫度演化，也使得平面霍爾效應成為一種能有效區分相干和非相干散射的實驗手段，從而為闡明強關聯量子材料中電子的局域-巡游特性轉變提供重要信息。相關工作發表于Commun. Phys. 8, 198 (2025)，得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、松山湖材料實驗室開放課題、北京凝聚態物理國家研究中心開放課題的支持。

編輯：涼漸