全新磁性材料展现量子自旋液态 有望促进量子计算等领域发展

2019-01-24 11:11:39 来源: 科技日报 作者: 刘霞

科技日报北京1月23日电 (记者刘霞)据物理学家组织网22日报道,一个国际科研团队在寻找新的物质形态方面取得重大突破:他们证明,与钙钛矿相关的金属氧化物TbInO3展现出量子自旋液态,这是科学家很长时间以来一直在追寻的一种物质形态,有望应用于量子计算等领域。

由于TbInO3内局部铽环境,一种铽自旋蜂巢网格出现在晶体结构内。图片来源:物理学家组织网

40多年前,诺贝尔物理学奖得主菲利普·安德森从理论上提出了量子自旋液态。该理论认为,在量子自旋液体中,磁矩的“行为”像液体,即使在绝对零度也不会冻结,从而产生一些非凡的材料特性。自此,有不少科学家希望能发现量子自旋液体,寻找和探索可能拥有这种物质形态的新材料也成为先进材料研究领域的热点方向。

在最新研究中,科学家利用非弹性中子散射和μ子光谱等尖端实验技术,发现TbInO3中的奇特量子态来自于该材料中磁性离子——稀土元素铽(Tb)离子周围局部环境的复杂性。

这一发现令团队感到意外,因为他们认为,根据TbInO3的晶体结构,它不应该表现出这种反常的磁性行为。

麦克马斯特大学布鲁克豪斯材料研究所所长布鲁斯·高林教授解释说:“这种材料看起来很简单,铽自旋装点一个二维的三角形结构。但在现代化的实验技术的帮助下,这种结构的低温磁性表现出一种非常奇特的量子无序物质状态——量子自旋液态,这一结果令人意外,但也令人兴奋。”

利物浦大学量子材料专家鲁西·克拉克博士说:“我们的研究表明,TbInO3是一种令人瞩目的磁性材料,拥有很多有趣的特性。”

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责任编辑: 夏青
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