劉奇航及其合作者以最近由中科院物理所領銜的研究團隊發(fā)現(xiàn)的ZnCu3(OH)6BrF為例，采用修正后的單體平均場密度泛函理論方法，對這一體系的本征和摻雜行為進行了詳盡的模擬。研究發(fā)現(xiàn)，ZnCu3(OH)6BrF摻雜后，摻入的電子并沒有成為期待的“自由載流子”，而是局域在一個銅原子周圍，引起了局域形變。這種電子與束縛它的晶格畸變的復合體稱為極化子（如圖一所示）。本征材料的帶隙中形成新的電子態(tài)。因此，電子摻雜后，ZnCu3(OH)6BrF并沒有實現(xiàn)半導體到導體的轉變。相比之下，具有類似CuO4局部環(huán)境的銅氧化物高溫超導體的母體材料Nd2CuO4顯現(xiàn)除了不同的隨摻雜濃度變化的導電性。研究發(fā)現(xiàn)，低摻雜濃度時，銅原子附近形成較為擴展的極化子，因此在高摻雜濃度時，這些極化子之間的躍遷可以使系統(tǒng)導電性大大增加，實現(xiàn)半導體到導體的轉變，與實驗觀測很好地吻合。

? 該研究圓滿地解釋了最近實驗上觀測到的Kagome晶格的鋅銅羥基鹵化物在摻雜后并不導電的現(xiàn)象，指出要在量子自旋液體實現(xiàn)超導，僅僅找到量子自旋液體體系是遠遠不夠的，還必須實現(xiàn)有效摻雜，注入一定濃度的“自由載流子”，為耕耘在該領域的實驗工作者提出了新的挑戰(zhàn)和實驗方向。