在一项开创性研究中,日本东京理科大学领导的国际研究团队在真实的准晶体中发现了反铁磁性。相关论文4月11日发表在《自然·物理学》杂志上。
准晶体是一种固体材料,表现出非周期性的长程原子序。由于这种“准周期”性质,准晶体具有常规晶体中不存在的非常规对称性。
研究团队此前曾在金-镓-稀土(Au-Ga-R)iQC中发现了铁磁性,但这一观察结果并不令人感到惊讶,因为平移周期性——晶体中原子的重复排列,并不是铁磁有序出现的先决条件。相比之下,自然界中发现的另一种基本磁序类型,即反铁磁性,本质上对晶体对称性更敏感。
基于他们在Au-Ga-R iQC中发现的铁磁性,研究团队确定了一种新型的Tsai 型金-铟-铕(Au-In-Eu)iQC,表现出5倍、3倍和2倍的旋转对称性。该团队进行了一系列体特性测量和中子实验,以检查其磁性。磁化率测量显示,在零场冷却和场冷条件下,在6.5开尔文(K)的温度下都有一个尖锐的峰值,这与反铁磁转变一致。比热测量还显示在同一温度下有一个峰值,验证了尖峰是由于长程磁序引起的。
为进一步验证结果,团队在10K和3K温度下对iQC进行了中子衍射测量。他们在3K处观察到额外的磁性布拉格峰(衍射图样中的尖锐强度峰,表明有序的磁性结构),在温度依赖性测量中,该峰始终显示在6.5K的转变温度附近突然增加,为实际准晶体中长距离反铁磁有序提供了第一个明确的证据。
(张梦然)