在意外物质中观察到的奇异“量子自旋液体”的迹象

2022-02-26 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:891 /
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根据利物浦大学和麦克马斯特大学的一组研究人员的说法,钙钛矿相关的金属氧化物TbInO3呈现出一种叫做量子自旋液体的奇异物质状态。由于TbInO3中的局部铽环境,冷却后晶体结构中出现铽自旋的蜂窝状晶格。影像学分:Clark等,doi:10.1038/s 14567-018-0407......

根据利物浦大学和麦克马斯特大学的一组研究人员的说法,钙钛矿相关的金属氧化物TbInO3呈现出一种叫做量子自旋液体的奇异物质状态。

Due to the local terbium environment in TbInO3, a honeycomb lattice of terbium spins emerges in the crystal structure upon cooling. Image credit: Clark et al, doi: 10.1038/s41567-018-0407-2.

由于TbInO3中的局部铽环境,冷却后晶体结构中出现铽自旋的蜂窝状晶格。影像学分:Clark等,doi:10.1038/s 14567-018-0407-2。

量子自旋液态理论是由诺贝尔奖获得者菲利普·安德森在1973年提出的。

在量子自旋液体中,磁矩表现得像液体一样,即使在绝对零度也不会冻结或有序,从而产生了几种特殊的材料特性。

量子自旋液体的物质化仍然受到广泛争议。因此,发现和探索可能存在这种物质状态的新材料是先进材料研究的活跃领域,并在量子计算的发展中具有潜在的应用。

利物浦大学的露西·克拉克博士和他的同事利用尖端实验技术,包括非弹性中子散射和μ子光谱学,发现TbInO3中的奇异量子态来自材料中磁性离子周围的局部环境的复杂性,在这种情况下,是稀土元素铽。

这一发现让研究小组大吃一惊,因为根据TbInO3的晶体结构,预计它不会表现出如此不寻常的磁性。

克拉克博士说:“当研究像量子自旋液体这样复杂的物质量子状态时,进行一项实验往往会提出比它所能回答的更多的问题。

“然而,就TbInO3而言,物理学特别丰富,因此我们特别有动力坚持下去。”

“我们的研究表明,TbInO3是一种迷人的磁性材料,而且最有可能具有许多我们尚未发现的迷人特性。”

麦克马斯特大学布罗克豪斯材料研究所所长布鲁斯·高林教授说:“这种材料看起来似乎很简单,铽自旋装饰了一个二维三角形建筑。

“但随着现代实验技术的全面补充,这种基于两种不同铽环境的结构的低温磁性呈现出一种完全奇异的量子无序物质状态& # 8212;一个意想不到的令人兴奋的结果。”

这一发现发表在《自然物理学》杂志上。

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三角形蜂窝反铁磁体TbInO3中的二维自旋液体行为。《自然物理》,2019年1月21日在线出版;doi:10.1038/s 14567-018-0407-2


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