铜基材料的自旋态相互作用 2018-07-26 03:17:00

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新的研究表明,国家的转型是如何在主要由铜组成的非常简单的格子中起作用的

为了进一步了解磁性和超导性,科学家们研究了“自旋状态”和二维晶格对极端压力的响应,发现了强磁性和晶格结构耦合

正如水,冰和蒸汽都是受温度和压力影响的相同材料的所有相,新的研究表明,国家的转变是如何在主要由铜组成的非常简单的晶格中起作用的

当谈到试图理解各种不同的分子现象,如磁性和超导性时,研究人员会研究位于晶格上的粒子的“自旋状态”

与许多观察三维粒子或原子位置的晶格研究不同,在美国能源部阿贡国家实验室进行的一项新实验研究了更简单的二维晶格对极端压力的响应

该研究的主要作者,阿贡和芝加哥大学物理学家Sara Haravifard解释说,这项研究实验证明了迄今为止理论上只有预期的结果

“了解旋转如何相互作用非常重要,这样我们才能了解更复杂系统的行为,”她说

所研究的材料,硼酸锶铜,具有两种独立的基态

在一个中,累积自旋为零,因此材料不是磁性的

另一方面,系统将进入有序状态,材料表现出一种称为“反铁磁性”的特殊形式的磁性

根据Haravifard的说法,材料的自旋结构主要受铜分子之间的量子力学关系控制

反过来影响晶格最有可能占据的两种不同基态中的哪一种

“关于材料看起来如何真实的问题的答案取决于每个铜的最近邻居之间的相互作用,”她说

Argonne的Advanced Photon Source产生的高能X射线仅显示了材料的部分特征

“在这种情况下,X射线可以'看到'晶格的晶体结构,而不是磁性,”Haravifard说

然而,她补充说,晶格和磁性行为都与温度一起演变

Haravifard和她的团队使用钻石砧座细胞产生观察基态变化所需的极端压力

“重要的是要知道,如果我们能够在调整施加的压力时准确理解材料的变化,我们可以控制不同基态的形成,”她说

“在这个系统中,大自然告诉我们的是,有一个非常强大的磁性和晶格结构耦合

”从长远来看,Haravifard对自旋态的研究可以“弥合差距”到具有范围的新型异国材料“可调”或可控制的属性

在高温超导体中已经表现出类似的行为,并且在新研究中进行的操作“补充了我们对这些材料的强烈理论认识,”Haravifard说

该研究得到了美国国家科学基金会和美国能源部科学办公室的支持,该办公室也支持高级光子源

基于该研究的一篇文章最近出现在“美国国家科学院院刊”上

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资料来源:阿贡国家实验室Jared Sagoff图片:阿贡国家实验室