科學網—蜂窩晶格量子磁體晶格效應研究獲進展

2020-12-08 科學網
北京高壓科學研究中心
蜂窩晶格量子磁體晶格效應研究獲進展

圖為Kitaev 模型中具有自旋為1/2 的蜂窩晶格以及格點上自旋間相互作用的示意圖。

 

本報訊（記者郭爽）近日，北京高壓科學研究中心丁陽及Yongjae Lee合作的國際研究團隊， 揭示了高壓下晶格畸變對5d過渡金屬氧化物量子態及磁性的影響。相關研究已在線發表在《量子材料》上。

蜂窩晶格量子材料中，存在兩種磁相互作用：一種是Heisenberg交換作用，另一種叫Kitaev交換作用。Kitaev交換作用有助於三維自旋液體的形成，而Heisenberg交換作用則是不利因素。現已發現施加壓力可以壓制Heisenberg交換作用，因而使得在有壓力的蜂窩晶格量子磁體中發現自旋液體成為一種可能。

科研人員通過運用X射線衍射、吸收光譜等技術，研究了蜂窩晶格量子材料α-Li2IrO3的結構和電子性質在壓力下的演變。研究者發現和其他蜂窩晶格量子材料不一樣，α-Li2IrO3在極低的壓力下，晶體結構就變得不穩定而出現畸變。並且，這種晶格畸變所導致的結果就是，在Heisenberg交換作用還沒有消失的情況下，Kitaev交換作用賴以存在的量子態卻消失了，所以α-Li2IrO3也就無法顯現自旋液體態。

該研究顯示，5d過渡金屬氧化物中由於存在強的自旋—軌道耦合效應，所以其晶格的變化通過影響軌道進而調製其各種量子態和性質，但這一重要現象卻一直被忽視。因此，本研究所揭示的晶格畸變對量子態和磁性的影響這一現象不僅僅要求新的理論認識，也為人們在蜂窩晶格量子磁體中尋找高壓下的三維自旋液體提供一種新視野。

論文相關信息：https://www.nature.com/articles/s41535-018-0109-0

《中國科學報》 (2018-08-30 第6版 前沿)

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