Физик из Университета Райса Чимяо Си началось сопоставление квантовой критичности более десяти лет назад, и он, наконец, нашел путешественника, который может пройти последний рубеж.
Путешественник представляет собой сплав церия, палладия и алюминия, и его путешествие описано в исследовании, опубликованном на этой неделе в природе физике по Си, физик-теоретик и директор Райс Центра квантовых материалов (RCQM), и коллеги в Китае, Германии и Японии.
Карта Си является график называется фазовой диаграммы, инструмент, который конденсированных сред, физики часто используют, чтобы интерпретировать то, что происходит, когда материал изменения фазы, так как при сплошной кусок льда превращается в жидкую воду.
Регионы на Си по карте зоны, где электроны следуют различные наборы правил, и документ описывает, как исследователи использовали геометрическое расположение атомов в сплаве в сочетании с различными давлений и магнитных полей для изменения сплав в путь и привезти его в регион, где физики были способны рассуждать о правилах, которые регулируют поведение электронов.
«Вот угол, или часть этой «дорожной карте», что на самом деле все хотят получить доступ к,» Си сказал, указывая на верхней левой части фазовой диаграммы, максимум до вертикальной оси отмечен г. «он занял сообщество огромное количество усилий, чтобы выглядеть через кандидата материалы, которые имеют особенность геометрической фрустрации, которая является одним из способов реализации этой большой г.»
Разочарование проистекает из расположения атомов церия в сплаве в ряд равносторонних треугольников. Расположение решетки кагоме так назвали из-за ее сходства с моделями в традиционной японской кагоме корзины, и трехстороннее соглашение, гарантирует, что спинов, магнитных состояний электронов, не может организовать себя так же, как и при определенных условиях. Это разочарование дало экспериментальное рычаг, что Си и его коллеги могли бы использовать, чтобы исследовать новые области фазовой диаграммы, где граница между двумя хорошо изученными и хорошо понял государств-отмеченная упорядоченное расположение спинов электронов и расстройства — разошлись.
«Если вы начинаете с упорядоченным, антиферромагнитная структура вращается вверх-вниз, вверх-вниз договоренности, есть несколько способов смягчить этот жесткий шаблон спинов», — сказал Си, Гарри С. И О. К. Wiess профессор Райс кафедры физики и астрономии. «Одним из способов является соединение на фоне электронов проводимости, и, как вы меняете условия для усиления этого соединения, спины все более и более искаженном виде. Когда карабкаясь достаточно сильна, заказанный шаблон будет уничтожен, и вы в конечном итоге с не-упорядоченной фазы, в парамагнитной фазы.»
Физики могут участок этого пути от того, чтобы беспорядок, как линии на фазовой диаграмме. В приведенном выше примере строка будет начинаться в области, отмеченной «АФ» для антиферромагнитной фазы, и далее через одну границу в соседний регион с маркировкой «P» для парамагнитных. Пересечение границы-это «квантовая критическая точка», когда миллиарды и триллионы электронов действовать в унисон, регулируя свои позиции, чтобы соответствовать правилам режима они только что вошли.
Си является ведущим сторонником квантовой критичности, теоретической основы, которая стремится описать и предсказать поведение квантовой материалы в отношении этих критических точек и фазовых изменений.
«Какая геометрическая фрустрация делает, чтобы продлить процесс, когда спина становится все более и более хрупкий, так что это уже не просто точка, что система проходит через На пути к неупорядоченным», — сказал он. «На самом деле, ссылки вроде расщепляется в отдельной области, с четкими границами с обеих сторон.»
Си сказал, что команда, в которую вошли со-соответствующих авторов и RCQM партнеров Фрэнк Штеглих имени Макса Планка Институт химической физики твердого тела в Дрездене, Германия и Пэйцзе Солнце из Китайской академии наук в Пекине, были проведены эксперименты, которые предоставили доказательства того, что церий палладий Алюминий сплав проходит два пограничных переходах.
Ученые провели многочисленные эксперименты, чтобы увидеть, как различные материалы ведут себя в упорядоченной фазе, где сплав начал свое путешествие и в неупорядоченной фазе, когда она закончилась, но Си сказал, что это первые эксперименты, чтобы проследить путь через промежуточные фазы, что обеспечивается высокой степенью геометрической фрустрации.
Он сказал, что измерений электронных свойств сплава как она прошла через края нельзя было объяснить с помощью традиционных теорий, которые описывают поведение металлов, что означает, что сплав вел себя как «странный» металлический в тайне территории.
«Система выступала как некая спиновая жидкость, хотя и металлический», — сказал он.
Си сказал, что результаты демонстрируют, что геометрическая фрустрация может быть использован в качестве принципа проектирования для создания странных металлов.
«Это важно, потому что необычные электронные возбуждения в странных металлов также являются основной экзотические свойства других сильно коррелированных квантовых материалов, включая высокотемпературные сверхпроводники», — сказал он.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!