6H-钙钛矿 Ba$_3$MRu$_2$O$_9$ 中高度可调 Ru-二聚体分子轨道态

具有重型过渡金属 (TM) 离子簇的分子轨道 (MO) 系统是研究局域物理与它inerancy 效应相互作用的最重要模型材料类群。尽管已在 4d TM 材料族中识别出大量候选材料，但对其物理从竞争的微观能尺度的理解仍不完整。我们通过报告在已知的 Ru 二聚体系统中进行的首次共挨非弹性 X 射线散射 (RIXS) 测量来弥合这一鸿沟，该系统具有 6H-钙钛矿结构，Ba$_3$MRu$_2$O$_9$ (M$^{3+}$=In$^{3+}$, Y$^{3+}$, La$^{3+}$)。我们的 RIXS 测量揭示了这些 Ru 二聚体化合物中极其脆弱的 MO 态，证据表明当 M 位离子施加微小的局部结构变化时，RIXS 光谱会发生突变。通过对 RIXS 光谱进行建模，我们将 Ba$_3$MRu$_2$O$_9$ 中增强的电子不稳定性归因于 Ru 二聚体中较大的 hopping 效应和较小的自旋轨道耦合的共同作用。本研究所揭示的独特能尺度组合使 Ru MO 系统成为研究量子相变的理想模型系统。