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超导研究一直是凝聚态物理学中的重要课题。铁基超导的发现进一步激起了人们的研究热情。铁基超导母体中的磁性是巡游的还是局域的，是当前该领域一个重要的物理问题。我们组基于局域磁矩的观点提出了洪德规则电子关联图像。本文以这一图像为主线，从解释和预言结构相变的临界压强、设计高Tc的无毒铁基超导材料、寻找自旋密度波材料、铁硒超导材料中的空位序和磁序等各方面来说明局域磁性图像的正确性。
我们认为，在铁基超导材料中，Fe原子上的磁矩以局域磁矩为主，但也具有一定的巡游磁矩。Fe原子3d轨道上的电子之间的Hund耦合机制形成了Fe原子上的局域磁矩。两个次近邻(以As原子为中介)的磁矩之间的超交换作用占主导地位是形成collinear反铁磁基态的根本机制。称这个物理图像为铁基超导材料的洪德规则电子关联图像。
在上述图像下，我们很好的解释了CaFesAs2的异常塌缩现象，并预言了BaFe2As2的压力-温度相图。顺磁四方相到非磁四方相和collinear反铁磁正交相到非磁四方相的临界压强分别为4-8 Gpa和10-15 GPa。我们的研究有助于理解铁基超导材料中的结构、电性、磁性之间的复杂关联效应，该关联效应的理解是解释超导机制的前提。
CaClFeP具有和ZrCuSiAs相同的晶体结构，其基态磁性是共线的反铁磁序。与其他的铁砷超导体一样，这种磁序的形成机制是最近邻的磁矩间韵直接交换作用J1和次近邻的反铁磁超交换作用J2相互竞争的结果。P原子处于Fe正方格子的中心上方，传递了次近邻Fe原子间的超交换作用J2。从两带的t-J1-J2的模型分析，超导转变温度Tc正比于J2[60，136]。我们推断CaClFeP是一种高Tc超导材料。
与铁基超导的磁性相比，Na2Ti2Pn2O(Pn=As，or Sb)中出现的反铁磁序是真正的自旋密度波(spin density wave)态.其非磁性下费米面的嵌套矢量和自旋密度波(SDW)的波矢量一致。用Mg替换Na原子后改变了费米面的嵌套情况，SDW态不再存在。
有着Fe空位序的三元铁硒化物TlFe1.5Se2的基态是准二维的共线反铁磁半导体，能隙为94meV，与实验测量十分符合。该反铁磁序的成因源于次近邻的Fe原子间的以Se原子为中介的反铁磁超交换作用。同样我们发现晶体AFe1.5Se2(A=K，Rb，或Cs)也是反铁磁半导体，但同时有一个与基态近乎简并的零能隙的半导体或半金属态。从理论上我们首次提出TlFe1.5Se2是反铁磁半导体，打破了以前研究的铁基超导材料全是反铁磁半金属的局面，为超导机制的研究奠定了理论基础。
我们还研究了K0.8+xFe1.6Se2的电子结构和磁性。K0.8Fe1.6Se2的基态是有着594 meV能隙的反铁磁半导体。Fe原子上的磁矩为3.37μB，十分符合中子散射实验的结果。由于Fe空位的存在，每4个Fe原子为一个区块被空位分隔开。与没有Fe空位时相比，各个区块中的4个Fe原子向其中心聚拢，导致晶格偏离Fe的正方格子。导致晶格扭曲的内在机制是与形成化学键的电荷分布的变化，称这种机制为化学键结合驱动的品格畸变。K0.8+xFe1.6Se2，在有限的x值下，是一种掺杂的反铁磁半导体。其载流子浓度正比于过量的K原子，定性的符合红外实验的观测。我们的研究表明了这类材料中的反铁磁和超导的相互影响、相互竞争。K=xFeySe2这类材料的超导母体是K0.8Fe1.6Se2，而不足KFe2Se2。在K0.8Fe1.6Se2的基础上通过改变K的含量，即电子或空穴掺杂，实现正常态到超导态的转变。最近，美国物理学会的《physics》杂志中，Igor Mazin的文章对上述结果给予了较高的评价(Phyiscs4，26(2011))。