日本发现一种高相纯度可调谐铁磁准晶体,或推动磁性材料技术发展

作者: cnpim CNPIM 2023年05月06日

准晶体(AC)具有奇特的结构和有趣的原子排列。尽管它们从外观上类似于晶体,但在原子尺度上,尽管它们是有序的,但缺乏周期性。这种结构排列赋予准晶体以对称性和晶体中缺失的其他特殊性质。特别是,具有特殊几何结构的二十面体QCs(i QCs)显示出有趣的磁性。

在*近的一项突破中,由东京理科大学的Ryuji Tamura教授领导的研究小组发现了金-镓-钆和金-镓-铽二十面体中的铁磁有序。然而,这些二十面体不适合进一步研究其中的铁磁性,因为它们还包含大部分近似晶相(AC)。AC具有与准晶体相似的结构,但由于它们也是磁性的,这会干扰仅对准晶体相的磁性进行研究。

为了弥补这一差距,Tamura教授的团队现在合成了一种新型的金-镓-镝(Au–Ga–Dy)i QC。根据Tamura教授的说法,“Au–Ga–Dy i QC是铁磁性的,高度可调,并且具有高相纯度”。该研究团队包括东京理科大学的Ryo Takeuchi先生和Farid Labib博士,他们在《物理评论快报》上发表了他们的发现。

新的i QCs是使用含有15%Dy、62–68%Au和23–17%Ga的母合金制备的。母合金是通过电弧熔炼和快速淬火合成的。使用粉末X射线衍射、电子显微镜、电子衍射和磁化率测量对所得的i QCs进行了研究。

研究人员发现,合成的i QC是具有高纯度铁磁相的多晶。他们能够进一步描述铁磁转变的类平均场性质。

研究人员还发现,新的i QCs在每原子电子数(e/a)比为1.70的情况下表现出*大Weiss温度,这是铁磁跃迁的一个重要参数,这与之前对准晶体的发现一致。这一发现表明,可以使用Weiss温度和e/a比(指示i QC费米能量变化的参数)很好地调整i QC的磁性特性。此外,这些发现表明,铁磁和反铁磁相互作用的平衡,以及奇异磁序的存在,可以通过改变费米能量或调整e/a比来调节i QCs。

“纯可调谐铁磁准晶的发现有可能革新和扩展基于晶体的学术体系。将我们的发现应用于当前该领域的理论工作,例如在非共面自旋组态领域,如刺猬和旋涡组态,可以导致i QC中各种非平凡的物理财产,包括反常的以及拓扑霍尔效应,”Tamura教授总结道。

这些发现为磁性材料的新领域铺平了道路,并推动了磁数据存储、自旋电子学和磁传感器等技术的发展。


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