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相似文献
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1.
The discovery of magnetism by the ancient Greeks was enabled by the natural occurrence of lodestone – a magnetized version of the mineral magnetite. Nowadays, natural minerals continue to inspire the search for novel magnetic materials with quantum-critical behaviour or exotic ground states such as spin liquids. The recent surge of interest in magnetic frustration and quantum magnetism was largely encouraged by crystalline structures of natural minerals realizing pyrochlore, kagome, or triangular arrangements of magnetic ions. As a result, names like azurite, jarosite, volborthite, and others, which were barely known beyond the mineralogical community a few decades ago, found their way into cutting-edge research in solid-state physics. In some cases, the structures of natural minerals are too complex to be synthesized artificially in a chemistry lab, especially in single-crystalline form, and there is a growing number of examples demonstrating the potential of natural specimens for experimental investigations in the field of quantum magnetism. On many other occasions, minerals may guide chemists in the synthesis of novel compounds with unusual magnetic properties. The present review attempts to embrace this quickly emerging interdisciplinary field that bridges mineralogy with low-temperature condensed-matter physics and quantum chemistry.  相似文献   

2.
Fei Ding 《中国物理 B》2021,30(11):117505-117505
A new frustrated triangular lattice antiferromagnet Na2BaNi(PO4)2 was synthesized by high temperature flux method. The two-dimensional triangular lattice is formed by the Ni2+ ions with S =1. Its magnetism is highly anisotropic with the Weiss constants θCW =-6.615 K (Hc) and -43.979 K (H||c). However, no magnetic ordering is present down to 0.3 K, reflecting strong geometric spin frustration. Our heat capacity measurements show substantial residual magnetic entropy existing below 0.3 K at zero field, implying the presence of low energy spin excitations. These results indicate that Na2BaNi(PO4)2 is a potential spin liquid candidate with spin-1.  相似文献   

3.
孙培杰  赵恒灿 《物理》2020,49(9):579-585
近藤效应和RKKY交换相互作用的竞争决定了多数重费米子化合物的基态性质。通过压力、磁场等非热力学参量调控,该类材料能够在绝对零温附近实现费米液体和磁有序相之间的连续转变,提供了研究量子相变的理想平台。另一方面,在绝缘的量子磁体中,自旋阻挫引起的量子涨落抑制低温下长程磁有序的发生,导致自旋液体相等新奇物态的产生。在近藤晶格中引入自旋阻挫将给重费米子材料提供一个新的调控维度,深刻改变该类材料的量子临界相图,是重费米子材料领域的一个新颖研究方向。文章首先介绍阻挫重费米子体系的研究背景,然后针对CePdAl的物性展开讨论,探讨阻挫对重费米子材料量子临界物性的影响以及量子临界相的普适性。  相似文献   

4.
量子自旋液体是指由于其中存在的强量子涨落导致自旋即使在零温极限下也不形成磁有序的一种新的自旋量子态。区别于传统的磁有序材料,它的基态没有确定的序参量来表示,并且不伴随任何自发的对称性破缺,超越了朗道相变理论所能描述的物相范畴,代表了一种新奇的量子物态,具有非常高的理论研究价值。这一全新的物态被认为与非常规超导机制之间有着十分紧密的关系。同时在未来的量子计算方面有着非常诱人的应用前景,因此一直以来备受关注。虽然量子自旋液体理论经过近半个世纪的积淀有了长足的发展,但是由于候选材料稀少,实验测量条件苛刻等多种因素制约,导致实验方面的进展相对缓慢。近年来各项实验技术的进步和成熟为量子自旋液体候选材料的测量表征提供了有利条件,加快了实验工作的推进速度。本文将从实验的角度介绍 (1) 几何阻挫量子自旋液体候选材料,包括三角晶格化合物 YbMgGaO量子自旋液体是指由于其中存在的强量子涨落导致自旋即使在零温极限下也不形成磁有序的一种新的自旋量子态。区别于传统的磁有序材料,它的基态没有确定的序参量来表示,并且不伴随任何自发的对称性破缺,超越了朗道相变理论所能描述的物相范畴,代表了一种新奇的量子物态,具有非常高的理论研究价值。这一全新的物态被认为与非常规超导机制之间有着十分紧密的关系。同时在未来的量子计算方面有着非常诱人的应用前景,因此一直以来备受关注。虽然量子自旋液体理论经过近半个世纪的积淀有了长足的发展,但是由于候选材料稀少,实验测量条件苛刻等多种因素制约,导致实验方面的进展相对缓慢。近年来各项实验技术的进步和成熟为量子自旋液体候选材料的测量表征提供了有利条件,加快了实验工作的推进速度。本文将从实验的角度介绍(1)几何阻挫量子自旋液体候选材料,包括三角晶格化合物YbMgGaO_4和YbZnGaO_4、κ-(BEDT-TTF)_2Cu_2(CN)_3、EtMe_3Sb[Pd(dmit)_2]_2和kagome格子化合物ZnCu_3(OH)_6Cl_2;(2)Kitaev量子自旋液体候选材料铱氧化物(Na_2IrO_3与α-,β-,γ-Li_2IrO_3)和α-RuCl_3。文章将着重介绍近年来在量子自旋液体实验方面的进展,之后做一个简单的总结,最后对量子自旋液体的未来发展做一个展望。  相似文献   

5.
We discuss a new class of phenomena that we call "spin plasmonics". It is motivated by three different recent trends of physics research: (i) spintronics, (ii) plasmonics, and (iii) topological properties as is exemplified by the quantized Hall effect. This involves the physics of the "magnetic surface plasmon" (MSP) which provides for an analog of the edge states discussed in the quantized Hall effect. Their properties can be easily tuned by an external magnetic field. They are coupled to the electromagnetic field and can be injected into metallic structures and induce spin and charge currents and hold the promise of miniturization of nonreciprocal devices.  相似文献   

6.
耿虎  计青山  张存喜  王瑞 《物理学报》2017,66(12):127303-127303
<正>研究了缀饰格子中的量子自旋霍尔效应,模型中同时考虑了Rashba自旋轨道耦合和交换场的作用.缀饰格子具有简立方对称性,以零能平带和单狄拉克锥结构为主要特点.在缀饰格子中,不论是实现量子自旋霍尔效应还是量子反常霍尔效应,都需要一个不为零的内禀自旋轨道耦合作用来打开一个完全的体能隙,这与石墨烯等六角格子模型有着很大的不同.在交换场破坏了时间反演对称性的情况下,以自旋陈数为标志的量子自旋霍尔效应仍然能够存在,边缘态和极化率的相关结果也证明了这一结论.结果表明自旋陈数比z2拓扑数在表征量子自旋霍尔效应方面有着更广泛的适用范围,相应的结论为利用磁场控制量子自旋霍尔效应提出了一个理论模型和依据.  相似文献   

7.
秦亚媛  沈瑶  陈钢  赵俊 《物理》2021,50(7):454-462
稀土元素三角格子阻挫体系在近几年受到了广泛的关注,稀土元素中存在较强的自旋轨道耦合作用,容易形成各向异性的磁相互作用,结合复杂的晶体场结构,可以产生很多新奇的物理性质,实现包括量子自旋液体、内禀量子伊辛磁体和隐藏序在内的一系列新奇量子态。文章以最近的中子散射研究为例,介绍稀土元素三角格子体系中的新奇磁关联与量子涨落现象。  相似文献   

8.
9.
阻挫三角反铁磁YMnO3电子结构和磁性研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
基于广义梯度近似(GGA)的密度泛函理论,从非共轴的磁性结构出发,运用第一性计算得到了自旋阻挫反铁磁YMnO3的电子结构和磁性.考虑在位库仑势作用(U),研究了d电子关联作用对电子结构、能隙、和磁性的作用.计算得到,由于电子强关联和自旋阻挫的作用,Mn3d和O2p的电子态密度分布发生很大变化,费米面附近的基态能隙变大,Mn3d和O2p态电子杂化减弱,Mn离子的磁矩增加到3.92μB.我们的结果比局域化自旋密度近似LSDA计算结果更好地符合于实验测量值.  相似文献   

10.
基于第一性原理,用密度泛函理论中的广义梯度近似方法,获得了BnNi(n≤5)小团簇在不同自旋多重度下的几何构型,确定了最低能量结构,并计算了相应的频率、平均结合能和磁性. 结果表明:BnNi(n≤5)小团簇最低能量结构的自旋多重度分别为2,1,2,1,2;Ni掺入B团簇后增大了其结合能;Ni原子磁矩和团簇总磁矩随团簇尺寸增大而呈现振荡趋势. 关键词nNi小团簇')" href="#">BnNi小团簇 自旋多重度 磁性  相似文献   

11.
张为民  戴建辉 《物理》2006,35(08):629-631
文章对低维量子磁性的基本问题和相关研究进展作了简单评述,强调了量子非线性Sigma模型在研究量子海森伯反铁磁体的低能物理方面所起的作用以及理论本身存在的疑难问题,并简单介绍了作者最近提出的克服这些疑难问题的一个新建议.  相似文献   

12.
戴建辉  张为民 《物理》2006,35(8):629-631
文章对低维量子磁性的基本问题和相关研究进展作了简单评述,强调了量子非线性Sigma模型在研究量子海森伯反铁磁体的低能物理方面所起的作用以及理论本身存在的疑难问题,并简单介绍了作者最近提出的克服这些疑难问题的一个新建议.  相似文献   

13.
袁慧  尹镝  汤征  刘雍  熊锐  石兢 《物理学报》2010,59(3):2073-2077
使用固相反应法得到了Ho2-xTbxTi2O7x=0,05,1,15,2)系列多晶样品.X射线衍射(XRD)实验与2K到300K温度区间的直流磁化率测量结果显示,随着Tb即是x的增加,体系由自旋冰Ho2Ti2O7向自旋液Tb2Ti2O7关键词: 自旋冰 自旋液体 自旋阻挫 晶格结构  相似文献   

14.
孙庆丰  谢心澄 《物理》2010,39(06):416-418
文章作者在垂直磁场作用下的铁磁石墨烯体系里预言了一种新类型的量子自旋霍尔效应.这量子自旋霍尔效应与自旋轨道耦合无关,体系也不具有时间反演不变性;但是有CT不变(C为电子-空穴变换、T为时间反演变换).由于量子自旋霍尔效应,体系的纵向电阻和自旋霍尔阻出现量子化平台.特别是,自旋霍尔阻的量子化平台有很强的抗杂质干扰能力.  相似文献   

15.
冉柯静  王靖珲  温锦生 《物理》2021,50(7):443-453
Kitaev模型是一种建立在二维六角蜂窝状格子上的有效自旋为1/2的量子自旋液体模型。该模型可严格求解,具有拓扑序,分数化激发产生马约拉纳费米子与Z2规范场,提供了对拓扑物理学与非易失性存储技术研究的新思路。区别于三角晶格与笼目格等材料中由于几何阻挫导致的量子自旋液体态,Kitaev量子自旋液体的形成来源于自旋空间中各向异性的Kitaev相互作用。近年来,在真实材料体系中寻找这种相互作用成为了实现量子自旋液体的新途径。其中,具有六角蜂窝状结构的莫特绝缘体 α-RuCl3被认为是众多候选材料中最具潜力的一种。文章将从实验角度出发,以α-RuCl3为主要代表体系,介绍近年来在Kitaev量子自旋液体实验研究方面的重要进展,特别是以中子散射为主要手段对材料中与Kitaev量子自旋液体态相关的自旋激发态研究的结果。  相似文献   

16.
郭怀明  冯世半 《中国物理 B》2012,21(7):77303-077303
We study a toy square-lattice model under a uniform magnetic field. Using the Landauer-Bttiker formula, we calculate the transport properties of the system on a two-terminal, a four-terminal and a six-terminal device. We find that the quantum spin Hall (QSH) effect appears in energy ranges where the spin-up and spin-down subsystems have different filling factors. We also study the robustness of the resulting QSH effect and find that it is robust when the Fermi levels of both spin subsystems are far away from the energy plateaus but is fragile when the Fermi level of any spin subsystem is near the energy plateaus. These results provide an example of the QSH effect with a physical origin other than time-reversal (TR) preserving spin-orbit coupling (SOC).  相似文献   

17.
一维量子多体系统是凝聚态物理学中的重要研究方向之一,其中的新奇量子物态则是重要的研究课题。本文我们首先简要回顾一维量子整数自旋链体系的相关研究背景,然后提出一类SO(n)对称的严格可解量子自旋链模型及其矩阵乘积基态。当奇数n≥3时,体系的基态为Haldane相。利用这类态中隐藏的稀薄反铁磁序,我们找到了刻画这类态的非局域弦序参量,并在隐藏拓扑对称性的统一框架下解释了稀薄反铁磁序以及边缘态等奇特现象的起源。当偶数n≥4时,体系的基态为二聚化态。这些态属于破缺平移对称性的非Haldane相,但同样具有隐藏的反铁磁序。通过这些严格解的研究,我们还得到了一维SO(n)对称的双线性–双二次模型的基态相图,并发现在n≥5时,一维SO(n)对称的反铁磁海森堡模型的基态处于二聚化相中。基于以上这些结果,我们推广构造了一维平移不变且包含李群G对称性的Valence BondState(VBS)态,并利用其矩阵乘积表示讨论了对应哈密顿量的构造方法。对于自旋为S的量子整数自旋链,我们研究了两类具有不同拓扑属性的VBS类,前一类VBS态的边缘态处于SU(2)自旋J的不可约表示,后一类VBS态的边缘态为SO(2S+1)旋量。在前一类态中,我们以自旋为1的费米型VBS态为例构造了对应的哈密顿量。对后一类态,我们证明了它们等价于SO(2S+1)矩阵乘积态,从而揭示了呈展对称性的起源和边缘态的性质。我们还推广了SO(5)对称的玻色型和费米型VBS态,并探讨了它们的拓扑刻画方式。  相似文献   

18.
The spin correlations and excitations of the Sr2YRuO6 double perovskite are investigated by means of Raman scattering, complemented by synchrotron X‐ray diffraction measurements. Anomalous softening of a breathing mode of the oxygen octahedra is observed below ~200 K, much above the long‐range antiferromagnetic ordering temperature, TN1 = 32 K, due to a spin‐phonon coupling mechanism in the presence of magnetic correlations. A diffusive Raman signal is also observed, possibly associated with spin excitations within magnetically correlated regions. Our results point to a characteristic energy and temperature scale of ~25 meV/200 K below which unusual behavior associated with magnetic correlations is observed in this material. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

19.
We study the spin ordering of a quantum dot defined via magnetic barriers in an interacting quantum spin Hall edge. The spin‐resolved density–density correlation functions are computed. We show that strong electron interactions induce a ground state with a highly correlated spin pattern. The crossover from the liquid‐type correlations at weak interactions to the ground state spin texture found at strong interactions parallels the formation of a one‐dimensional Wigner molecule in an ordinary strongly interacting quantum dot.

  相似文献   


20.
潘洪哲  徐明  陈丽  孙媛媛  王永龙 《物理学报》2010,59(9):6443-6449
采用基于密度泛函理论的广义梯度近似(GGA),对不同尺寸(N=2—11)的单层正三角锯齿型石墨烯量子点(ZN -GNDs)的结构进行优化,得到与实验数据较好符合的晶格常数,进一步计算得到不同尺寸下体系的自旋多重度、磁矩、电子态密度以及自旋电子密度.结果表明:所有体系都呈现金属性,在尺寸较小的体系中量子尺寸效应对电子结构的影响比较明显;与单层石墨烯片一样,sp2杂化作用和非键态电子在量子点中仍起到非常重要的作用;费米能级上有自旋向上的电子分布,体系的 关键词: 石墨烯 量子点 电子结构 磁性  相似文献   

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