12月4日，《物理评论B》（Physical Review B）在线刊发了陈瑞博士与华中科技大学国家脉冲强磁场中心王俊峰课题组的合作研究成果。论文题目为“Ferroelectricity and multiferroic quantum critical behaviors in Co2V2O7”（Co2V2O7的动态铁电性和多铁量子临界行为）。我校为论文第一完成单位，陈瑞博士为论文第一和共同通讯作者，华中科技大学王俊峰研究员指导了此项工作。我校雷前坤博士、研究生胡会吉和华中科技大学欧阳钟文教授、刘从斌博士、董超博士、王好文博士等参与了相关工作。 

磁场调控电极化是一个有趣的前沿研究课题。陈瑞博士在前期研究工作中发现，Co2V2O7在H//b方向上具有显著的量子磁化平台、新奇多铁性和磁场诱导的连续电极化转换现象[Phys. Rev. B 98, 184404 (2018)，Phys. Rev. B 100, 140403 (2019)]。而当磁场沿着a和c轴时，仅仅在M(H)曲线上发现了两个异常信号，难以确定磁相边界。由于磁场诱导的量子磁化平台和铁电性同时存在于Co2V2O7这一体系中，表明该体系可能是研究多铁量子临界的候选材料。为进一步探究，陈瑞博士与王俊峰研究员课题组合作，利用强磁场磁化、电极化和绝热磁卡效应测量技术对Co2V2O7 c轴开展了系统研究。研究表明，当H//c时，Co2V2O7在3-5 K温度范围内具有两个铁电相（FE-I和FE-II）。这两个相被中间的顺电相隔开，该顺电相对应于升温引起的1/2磁化平台。当温度进一步升高时，FE-II和FE-I逐渐消失。而当温度进一步降低时，FE-II和FE-I相逐渐靠近并交叠。特别地，在2 K附近，FE-II和FE-I中沿着c轴的电极化在不同的磁场强度和不同的扫场方向驱动下，均呈现出相反的极化信号，展示出新奇的动态铁电性。通过变温测量，研究小组构建了该晶轴方向的等温和准绝热H-T相图，提出了一种手性对称的水黾型自旋结构对该材料的铁电起源机制进行了分析，揭示了Co2V2O7中场诱导的动态铁电性和多铁量子临界行为。 

该研究工作得到了国家自然科学基金（12104388, 12074135, 12104351）和伟德国际1946源自英国南湖学者奖励计划（青年项目）的支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.108.224405