用户名 
  密码 
登录
  
您的位置: 
安徽大学一系列物质科学研究领域重要研究成果相继发表
作者:安徽大学   发布日期:2018-07-10 点击数:

近期,安徽大学物质科学与信息技术研究院、中国科学院强磁场科学中心、中国科学技术大学、复旦大学、上海交通大学、美国田纳西大学、加拿大魁北克大学和德国尤利西研究中心组成的合作研究团队,在磁场驱动三维阻挫磁性材料的量子临界现象、呼吸kagome晶格材料的量子自旋液体和三维磁斯格明子之间磁场可调的吸引-排斥相互作用几个方面的研究中取得重要进展,相关成果在物理学顶级期刊Physical Review Letters上进行发表。

在磁场驱动三维阻挫磁性材料的量子临界现象研究方面,杨昭荣教授等研究团队利用强磁场、极低温极端条件,在三维阻挫磁性材料ZnCr2Se4的物性研究中取得重要进展。通过极低温强磁场下的直流/交流磁化率、热导和比热等测量手段,该团队完善了ZnCr2Se4的磁场—温度相图,并发现了一个磁场诱导的量子相变,该成果以”Field-Driven Quantum Criticality in the Spinel Magnet ZnCr2Se4“为题发表在《Physical Review Letters》上。

过渡金属氧、硫属尖晶石ACr2X4 (A = Zn, Cd, Hg; X = O, S, Se)是一类典型的磁阻挫体系,在低温下这类材料具有复杂的磁基态,并表现出磁场诱导的分数磁化强度平台、零能模式等奇异的量子行为;此外,随着外加磁场的增加,ACr2X4体系在螺旋自旋序和完全极化态之间还普遍存在一个未确定的新相。针对这个未确定的新相,人们提出了两种可能的解释:雨伞状的自旋态或者自旋液晶相,这两者都将破坏自旋旋转对称性。为了探寻这个未知新相的物理本质,该团队通过极低温和强磁场下的物性测量,拓展了ZnCr2Se4材料的温度—磁场相图,实验确定该新相存在于临界磁场HC2和HC3之间,HC2随着温度降低逐渐向高场移动,而HC3逐渐向低场移动,并最终重合在一个量子临界点,表明绝对零度下螺旋自旋序到完全极化态之间的转变为量子相变,而在HC2和HC3之间存在的未知新相为磁场诱导的量子临界区域,该量子临界区域具有不寻常的临界模式,不能被简单的Ising或者Gaussian临界模型所解释;在量子临界点附近(6.5 T),比热在极低温下符合T2的指数关系,同时热输运上显示出平均自由程不随温度变化。该工作为阻挫量子临界行为研究提供了新的思路。

在呼吸kagome晶格材料的量子自旋液体研究方面,孙学峰教授等研究团队在量子自旋液体材料的探索中取得重要进展。通过极低温下的磁化率、比热和m介子自旋旋转等测量手段,该团队发现了一个新的量子自旋液体材料,Li2In1?xScxMo3O8,该成果以"Tunable Quantum Spin Liquidity in the 1/6th-Filled Breathing Kagome Lattice"为题发表在《Physical Review Letters》上。

量子自旋液体是一种具有高度自旋纠缠的基态和分数化自旋激发的奇特体系,通常可以期待其在强的自旋阻挫材料中产生,但目前这类特殊的量子态仅在极少的材料中显示端倪。Kagome自旋晶格是一种几何阻挫效应最强的、由共顶点的三角形组成的二维结构,它是可能形成量子自旋液体的一个主要载体。该团队针对具有六分之一填充呼吸kagome晶格的材料Li2InMo3O8,用Sc原子取代In原子的位置产生化学压强,从而非单调地改变晶格呼吸参数。μ介子自旋旋转实验显示这种化学压强能够将系统从反铁磁长程序调节到量子自旋液体相,并在呼吸参数最小时(x = 0.6)产生了量子自旋液体相。磁性相图与呼吸参数的强关联暗示呼吸参数是调控自旋阻挫强度的主要参数,磁化率测量表明这与晶格对称性改变引起的不同类型的电荷序有关,与现有的理论预言相符。另外,当呼吸参数最小时样品的比热结果与理论预言的U(1)量子自旋液体一致。

在三维磁斯格明子之间磁场可调的吸引—排斥相互作用研究方面,田明亮教授和杜海峰教授等研究团队利用洛伦兹透射电子显微镜直接观测一对斯格明子的运动,确立了三维磁斯格明子之间磁场可调的吸引-排斥相互作用。该成果以 “Interaction of Individual Skyrmions in a Nanostructured Cubic Chiral Magnet”为题发表在《Physical Review Letters》上。

磁斯格明子(skyrmion)是具有轴对称的拓扑稳定的新型自旋构型,因在未来低能耗高密度存储自旋器件的应用中具有潜力而成为国际磁学领域研究的前沿与热点。磁斯格明子存储器是以操控斯格明子链为基础的,因此了解斯格明子之间的相互作用是实现可控操控的必要条件。在纯二维条件下,理论计算及实现均表明磁斯格明子之间只存在排斥的相互作用。在一定厚度的薄膜材料或纳米结构材料中,理论计算表明磁斯格明子在沿薄膜厚度方向也会形成调制的磁结构。此时,理论计算表明这些三维磁斯格明之间存在吸引的相互作用。但是一直缺乏实验的精确验证。课题组研究人员利用聚焦离子束(FIB)技术,制备了宽度精确可控的纳米条带,并利用前期的积累可以精确控制条带中磁斯格明子的数目。通过研究一对磁斯格明子在磁场运动的规律,首次试验上验证了理论预言的三维磁斯格明子之间磁场可调的吸引-排斥相互作用。该结构对相关的器件设计具有重要的意义。(程良才 特约通讯员:李贤)

 
  
相关阅读
  用户名:
  密   码:
  验证码:
 登  录
新闻点击排行榜
新闻发布排行榜
博评网