非平庸拓扑物态和材料是当前凝聚态物理领域的重要研究课题，相关研究主要集中在序参量为矢量的自旋体系。而近期一些研究发现电荷系统也可以承载手性，形成手性电荷密度波。但目前人们对手性电荷密度波的起源仍然存在争议，对其所带来的物理效应研究也少有报道。

       最近，物理系宋灿立副教授、马旭村研究员、薛其坤院士与南方科技大学刘奇航副教授等合作利用分子束外延技术制备了高质量的TiTe₂超薄膜（图1(a)），并利用低温扫描隧道显微镜首次在二维极限单层薄膜中观测到了手性电荷密度波。如图1(b)所示的傅里叶变换图像，沿TiTe₂面内三个高对称性方向上的电荷密度波峰强顺时针或者逆时针增加，形成左旋/右旋的手性畴。该手性不随扫描偏压和外加磁场而发生变化，具有非常强的鲁棒性。在传统电荷密度波中，通常认为不同原子层（Te-Ti-Te）分别具有三个方向的虚声子模，位移矢量是各项同性的，满足C₃对称性，因此没有手性。他们的理论计算发现，TiTe₂单层中手性电荷密度波起源于Te-Ti-Te三个原子层上虚声子模之间的相位差φ_L= 2p/3（图1(c)）。该模型很好地模拟出TiTe₂中手性电荷密度波态密度的分布以及傅里叶变换图像。此外，该模型不涉及任何的层间相互作用，进一步证明手性电荷密度波可以存在于TiTe₂单层极限。

图1 (a) 1T-TiTe₂超薄膜示意图。(b) 单层TiTe₂薄膜态密度图的傅里叶变换。(c) 单层TiTe₂薄膜手性电荷密度波起源示意图。(d, e) 单层TiTe₂薄膜中电子背散射缺失及其起源。

       进一步，通过对比研究单层和双层薄膜上的准粒子干涉图像，他们还发现双层薄膜呈现出非常强的空穴口袋所引起的准粒子背散射，而该背散射在单层膜中被强烈地压制（图1(d)）。理论计算发现，当TiTe₂薄膜处在手性电荷密度波的基态时，Te-5p轨道形成的空穴口袋会出现轨道极化，形成特定的轨道序（图1(e)）。由于相反动量的电子具有相反的轨道极化，因此强烈地抑制了电子背散射。这种现象与拓扑绝缘体中的自旋-动量锁定所引起的背散射缺失非常类似，表明可以通过轨道自由度调控材料中的电子运动。因此，该工作为手性电荷密度波材料走向可能的应用奠定了重要基础。

       该工作以“Chiral Charge Density Wave and Backscattering-Immune Orbital Texture in Monolayer 1T‑TiTe₂”为题发表在Nano Letters上。清华大学博士后任明强（现为南方科技大学副研究员）、博士研究生程方君和南方科技大学博士研究生赵宇飞为论文的共同第一作者。该工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、清华大学低维量子物理国家重点实验室、量子信息前沿科学中心、南方科技大学计算科学和工程中心等的经费支持和帮助。

       文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c03692