就像许多科学探究的目标一样, 这种被称为kagome磁铁的材料已经被证明是挫折和惊奇的源泉. 进一步揭示kagome磁体的量子特性被视为基础物理学的主要挑战之一—对理论学家和实验学家都是如此.
原子排列的不寻常的底层几何结构是这些材料价值的核心. Kagome晶格被描述为“共享角三角形”的相交网络，并因穿越电子的独特行为而受到重视, 对量子电子态太阳城官网的沃土描述为失意, 相关和拓扑.
一个国际太阳城官网小组最近在该杂志上发表了一项太阳城官网 自然, 发现kagome铁磁体Fe3Sn2表现出一种电子态，这种电子态与外加磁场的耦合异常强烈，可以旋转到三维空间的任何方向, 揭示了在量子尺度上，一个“巨大的”磁化驱动的电子能量转移发生在材料内部.
这种能量转移为kagome晶格中自旋-轨道耦合和拓扑自旋织构的存在提供了新的线索, 磁性和电子结构纠缠在一起并产生不寻常的地方—通常是未知的—在手性活动, 太阳城网赌平台物理学教授王自强说, 该报告的合著者, 题目为“强相关kagome磁体的巨大和各向异性自旋轨道可调性”.”
“我们发现了两件事. 第一个是Fe3Sn2的电子态是向列的, 一种自发地破坏旋转对称性的状态. 电子在磁铁内部表现得像液晶一样, 大概是由于强烈的电子-电子相互作用,王说. “我们发现的第二件事是，你可以通过施加磁场来调整磁性结构，从而操纵和改变电子的能量结构.”
王, 理论物理学家, 和太阳城官网生姜坤, 博士的18, 谁一直在太阳城官网由电子-电子相互作用产生的新型量子电子态, 几何沮丧, 和拓扑带结构, 加入了实验学家同事，他们在使用扫描隧道显微镜太阳城官网这种材料时首次注意到这种不寻常的电子活动. 她获得了2016-17学年BC省文理太阳城官网生院的论文奖学金.
这个团队—包括不列颠哥伦比亚省的太阳城官网人员, 普林斯顿大学, 中国科学院, 人民大学, 和北京大学—利用STM和矢量磁场工具对kagome铁磁体的自旋轨道耦合电子特性进行了识别，并探索了其内部的奇异现象, 同时进行建模和计算，为观察到的现象提供理论解释和理解.
“我们的同事发现，通过改变磁场的方向, 他们看到了电子状态异常大的变化,王说. “波段的变化—有带隙，在量子力学中电子不能存在的禁区—这些区域可以被外加磁场极大地调谐.”
“带移”是电子带结构的变化，王说. 它根据磁场方向扩大和缩小带隙. kagome铁磁体显示出大约比普通材料大150倍的位移.
探测电子的量子力学波函数的干涉模式揭示了一致的自发向列性——一个重要的电子相关性的指示，导致了材料中电子状态的旋转对称性破坏.
这些自旋驱动的巨大电子响应表明了潜在相关磁拓扑相的可能性, 太阳城官网人员报告说. kagome磁体的可调性揭示了外部外加磁场和向列性之间的强烈相互作用, 提供控制自旋轨道性质和探索拓扑或量子材料中的突现现象的新方法, 该团队写道.
电性能的巨大磁场可调性可能有一天会导致电子设备的潜在应用，如存储器和信息存储以及传感技术, 王说.
“这些结果令人兴奋的是实现一些有用的东西的潜力，”王说. “这是来自非常基础的物理学，但它可能有一天会应用到应用中. 我们并不是什么都懂, 但我们现在知道这是一种包含所有这些重要成分的材料.”
-Ed Hayward | University Communications | 2018年1月