合金在通过电位‘自旋液’状态时表现异常
十多年前，莱斯大学的物理学家齐麦奥斯(Qimiao Si)开始绘制量子临界图，最终异教徒6037发现了一个可以穿越最后边界的旅行者。
Qimiao Si
旅行者号是一种由铈、钯和铝组成的合金。理论物理学家、莱斯量子材料中心(RCQM)主任Si和他在中国、德国和日本的同事本周在《自然物理》(Nature Physics)网站上发表的一篇研究报告描述了旅行者号的旅程。
Si’s图是一种被称为相图的图表，是物理学家们经常用来解释物质相变时所发生的事情的工具，比如固体冰块融化成液态水。
Si’s地图上的区域是地方电子遵循不同的规则,和本文描述了研究人员使用的几何排列原子在合金结合各种压力和磁场改变alloy’s路径和把它变成一个地区物理学家只能推测规则控制电子的行为。
“That’s角落里,或部分,这个路线图,每个人都真的希望访问,” Si说,指着相图的左上方,高纵轴标志着社区g . “It已经大量的努力,通过几何沮丧的候选人材料特性,这是一种实现这个大G.”
这种挫败感源于铈原子在合金中排列成一系列等边三角形。可果美晶格排列之所以如此命名，是因为它与日本传统可果美篮子中的模式相似，而三角形的排列确保了自旋——电子的磁性态——在特定条件下不能像通常那样排列。这种挫败感为Si和他的合作者们提供了一个实验杠杆，他们可以用它来探索相图的一个新区域，在这个区域中，两个研究得很好、很容易理解的状态
2的边界被分开了，一个以电子自旋的有序排列为标志，另一个以无序的
2为标志。
描述有序反铁磁相(灰色)和无序顺磁相(蓝色)的统一相图的简化表示，描述了重费米子和其他已知类型量子材料的相关电子行为。赖斯大学的研究人员,固体的马克斯·普朗克化学物理研究所和中国科学院使用几何挫折、压力和磁场来驱动铈钯的合金和铝跨地区(绿色)物理学家之前只能推测规则控制电子的行为。(图片由莱斯大学提供)
如果你从一个有序的、反铁磁的自旋模式开始，在一个上下、上下的排列中，有几种方法可以软化这种自旋的硬模式，”说。“的一种方法是通过耦合到传导电子的背景，当你改变条件来增强这种耦合时，自旋会变得越来越混乱。当干扰足够强时，有序的图案就被破坏了，你就得到了一个无序的相位，一个顺磁相位
物理学家可以用相图上的一条线来描绘从有序到无序的过程。在上面的例子中，这条线将从一个标记为“AF”的反铁磁相区域开始，并继续穿过一个边界进入一个标记为“P”的顺磁相区域。边界是“量子临界点，在这里，数以亿计的电子协同行动，调整它们的姿态以符合它们刚刚进入的体系的规则。
Si是量子临界的主要支持者，这是一个试图描述和预测量子材料与这些临界点和相位变化相关的行为的理论框架。
他说:“几何上的挫折所起的作用是使旋转顺序变得越来越脆弱，从而使it’s不再仅仅是系统在无序状态下经过的一个点。”事实上，那个点分裂成一个单独的区域，两边有明显的边界
如果团队说,其中包括共同通讯作者和RCQM合伙人弗兰克Steglich马克斯·普朗克化学物理研究所的固体在德累斯顿,德国和中国科学院Peijie太阳在北京,做了个实验,提供证据表明钯铝合金铈经历两个边境口岸。
物理学家进行了大量的实验来了解各种材料的行为的命令相合金开始旅程,在无序阶段结束,但如果表示这是第一个实验跟踪路径通过干预阶段是通过高度的几何沮丧。
他说，当alloy’s穿过这一区域时，对其电子特性的测量不能用描述金属行为的传统理论来解释，也就是说，合金在这一神秘区域表现为一种奇怪的金属。
他说，该系统的作用是一种自旋液体，尽管是金属的。
Si说，结果表明，几何挫折可以作为一种设计原则来创造奇怪的金属。
他说，这很重要，因为奇异金属中不寻常的电子激发态也是其他强相关量子材料(包括大多数高温超导体)奇异特性的基础。
其他合著者包括中国科学院的赵恒灿、张家豪、吕斌、张帅、程金光、杨一峰和陈根福;奥格斯堡大学的Sebastian Bachus, Yoshifumi Tokiwa和Philipp Gegenwart;富山大学的Yosikazu Isikawa说。
该研究得到了中国科技部、国家自然科学基金、中国科学院、表面物理与化学实验室、德国研究基金会、国家科学基金会和罗伯特·a·韦尔奇基金会的支持。
RCQM利用全球伙伴关系和20多个水稻研究小组的力量来解决与量子材料有关的问题。RCQM是由莱斯’s办公室的教务长和副教务长的研究，威斯学院的自然科学，布朗学院的工程，小卷曲研究所和物理系和天文学，电子和计算机工程，材料科学和纳米工程。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.rice.edu/2019/09/30/quantum-material-goes-where-none-have-gone-before-%e2%80%a8-2/