浙江大學科研團隊首次發現鐵磁量子臨界點證據

2023-04-01 07:02:37 1

浙江大學研究小組首次發現鐵磁性量子臨界點的證據

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最近，浙江大學教授袁等人首次在純重費米子化合物中發現鐵磁性量子臨界點，並觀察到奇怪的金屬行為這一發現打破了鐵磁性量子臨界點不存在的傳統觀念，並將奇怪的金屬行為擴展到鐵磁性量子臨界材料。相關結果於3月5日發表在《自然》在線版上。袁邱慧說，這項工作不僅為量子相變研究開闢了新的方向，而且將銅基高溫超導和反鐵磁重費米子材料中觀察到的奇怪金屬行為擴展到鐵磁系統。由於超導性和量子相變往往密切相關，鐵磁量子臨界點的發現也可以促進超導性的研究。
「重費米子系統具有豐富的物理內涵，表現出獨特的量子現象。它是研究導數量子態和量子相變的理想材料系統重費米子的研究需要嚴格的材料和實驗條件，但它也不時給學術界帶來驚喜。」袁對說物質的狀態可以從一個階段變化到另一個階段。這個過程被稱為相變磁性量子相變是研究最廣泛的量子相變類型鐵磁體和反鐵磁體是研究最多的磁性材料。隨著溫度的升高，磁性材料在一定溫度下通常會發生磁相變，導致材料失去磁性。已經發現反鐵磁量子臨界點廣泛存在於強關聯電子系統中，如重費米子系統、鐵基超導體和有機超導體。在諸如磁場、壓力或摻雜等參數的控制下，這些材料中的反鐵磁轉變溫度可以逐漸被抑制到絕對零度，並且在反鐵磁臨界點附近發生超導和奇異金屬行為。人們對鐵磁性材料中是否存在量子臨界點抱有同樣的好奇心，但是還沒有發現它存在的確鑿證據。袁·邱慧的團隊在嘗試了各種材料系統之後，終於在重費米子材料上取得了重大突破。他們通過不斷優化樣品製備條件合成了高質量的單晶樣品，並通過壓力調節發現系統中存在鐵磁量子臨界點。
這是第一個確鑿的實驗證據，證明量子臨界點存在於純鐵磁性材料系統中，並且觀察到類似於高溫超導體的奇怪金屬行為:當溫度接近絕對零度時，低溫電阻隨溫度線性變化，比熱係數隨溫度成對數發散這些發現為研究鐵磁量子相變和揭示長期困擾人們的奇怪金屬行為開闢了新的方向。