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作者:Jade Boyd
休斯顿——在大多数家庭中都有一个奇怪的人，但是莱斯大学的物理学家Emilia Morosan发现了一整个家族的古怪化合物，这可以帮助解释工程师们为下一代计算机和电子设备所关注的其他量子材料的神秘电子和磁工作原理。
Morosan和30位合著者(包括9位来自国家磁实验室)描述了第一个家族成员——由镱、铑和硅以1比3爱游戏提现客服比7的比例制成的“半金属近藤晶格”研究本周在美国物理学会杂志《物理评论X》(PRX)上发表。本文介绍了YbRh的两个性质3.如果7-“超磁性”和“低载流子近藤”效应-以前很少在同一材料中测量到。
莫罗桑的实验室专门从事量子材料的设计、发现和合成，她说，在她的研究之前，科学文献中很少描述过1-3-3 -7。在她的团队发现的1-3-3家族中的几种化合物中，四种是磁性的，三种是镱基的，“每一种都比上一种更令人惊讶，”她说。
莫罗桑说:“首先，这给了我们一个机会来了解所有这些，单独了解它们本身，然后了解它们之间的关系。”“例如，它们之间的结构和化学差异非常小。晶格参数几乎相同。因此，人们会认为这些相关化合物的物理变化很小，但我们发现磁性和输运特性截然不同。如果我们能理解为什么在这个家族中会发生这种情况，它可能会让我们寻找具有我们想要的特性的化合物。”
在YbRh3.如果7所有其他晶体，原子都是有序排列的。每种晶体都有其独特的结构模式或晶格。在含有铁或镱等磁性元素的晶体中，晶格中原子的有序排列通常与磁性顺序密切相关。
例如，每个电子就像一个微小的旋转磁棒，在自转轴的两端都有一个正磁极和负磁极。电子的磁矩是指自转轴指向的方向，在铁和镱等元素中，它们都含有许多电子，原子可以有很强的集体磁矩。在铁磁体(粘在无数冰箱和汽车上的材料)中，这些磁矩都指向一个方向。在反铁磁体中，比如YbRh3.如果7，一半的力矩指向一个方向，一半指向相反的方向。
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对于那些研究新磁性材料的人，比如YbRh3.如果7在美国，探测磁秩序的一种方法是通过诱导磁矩指向另一个方向，以响应外部磁场。通过测量改变磁矩指向的方向所需的场能量，物理学家可以了解到晶体晶格在磁矩如何表达自身方面所起的作用。
在大多数材料中，随着外场强度的增加，原子磁矩逐渐向外场方向旋转。在超磁体中，晶体场的力产生了如此大的拉力，以至于磁矩被锁定在原地，即使有外场施加。但当场能量达到一个临界水平时，所有的瞬间都突然变成了一种与场更紧密结合的新排列。如果磁场强度增加到足够的程度，瞬间就可以与磁场保持一致，但“只能通过这种让人想起魔鬼楼梯的阶梯式变化，”莫罗桑说。
超磁跃迁的发现是第一个线索，在YbRh的晶体结构中有一些奇怪的东西在起作用3.如果7．
“在以镱为基础的化合物中，很少有超磁性的例子，”研究合著者梅西·斯塔维诺哈(Macy Stavinoha)说，他是莫罗桑团队的研究生。“这种转变提示我们去研究潜在的磁结构，这是相当复杂的。我们不得不使用多种技术来确认所涉及的内容。”
这项长达八年的实验破译了材料的磁顺序，由前博士生和合著者Binod Rai领导，包括前往田纳西州的橡树岭国家实验室，马里兰州的国家标准与技术研究所，英国的卢瑟福阿普尔顿实验室，以及位于塔拉哈西的佛罗里达州立大学的MagLab设施和新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室。爱游戏提现客服
莫罗桑说，这些实验帮助她的团队破译了YbRh中令人困惑的力的竞争——结构力、电子力和磁力3.如果7．她说:“没有什么是简单的，你可以坐下来，看看实验数据，马上就能知道发生了什么。”
例如，实验表明YbRh中的超磁跃迁3.如果7当垂直于零场矩方向施加磁场时，在较低的磁场中发生。这与几乎所有其他基于镱的化合物中的超磁跃迁形成对比，当施加的场与矩方向平行时，就会发生超磁跃迁。Morosan说，这表明YbRh中不同能量尺度之间存在微妙的平衡3.如果7．
材料中竞争能量尺度的另一个例子可以在磁矩和传导电子之间增强的相互作用中看到。这种相互作用被称为“近藤屏蔽”，当载流子电子(电流中的流动粒子)与镱原子中的磁性排列电子相互作用时，就会产生这种相互作用。斯塔维诺哈说，这令人困惑，因为YbRh3.如果7载流子电子密度比大多数已知的近藤材料要低。
斯塔维诺哈说:“你很少在一个等构化合物家族中发现多个近藤体系。”“在1-3-7家族中，我们发现了三个这样的近藤系统，它们具有不同的磁性和电子特性。结构相似性和物理性质差异的结合为比较研究提供了巨大的机会。”
莫罗桑是莱斯大学物理学和天文学、化学、电子和计算机工程的教授，也是莱斯大学量子材料中心的成员。量子材料中心是莱斯大学的一个广泛努力，利用全球伙伴关系和20多个莱斯大学研究小组的优势来解决与量子材料有关的问题。
PRX论文的其他合著者包括Alannah Hallas、chin - lung Huang、Vaideesh Loganathan、Tong Chen、Haoran Man、Scott Carr、Pengcheng Dai和Andriy Nevidomskyy，他们都来自Rice;Shalinee Chikara, Xiaxin Ding, John Singleton和Vivien Zapf，都是国家MagLab的爱游戏提现客服脉冲场设备洛斯阿拉莫斯国家实验室;爱游戏提现客服来自德克萨斯大学达拉斯分校的Iain Oswald, Katherine Benavides和Julia Chan;Rico Schönemann, Q.R. Zhang, Daniel Rhodes, Y.C. Chiu和Luis Balicas，都是国家MagLab的成员爱游戏提现客服直流现场设备佛罗里达州立大学;曹惠波和亚当·阿切尔，都是橡树岭国家实验室中子散射部门的;爱游戏提现客服国家标准与技术研究所中子研究中心的Huang Qing和Jeffrey Lynn;爱游戏提现客服麦克马斯特大学的Jonathan Gaudet;马克斯·普朗克固体化学物理研究所的迪米特里·索科洛夫。
这项研究得到了戈登和贝蒂·摩尔基金会、国家科学基金会、能源部、韦尔奇基金会和佛罗里达州的支持。爱游戏提现客服
新闻发布由莱斯大学提供。
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