东北大学山本明助理教授的一个研究小组*进行了同步辐射、理论计算和超低温物性测量,确定冈山县出产的henmilite是一种具有强量子力学涨落的磁性材料,并被发现使用。有望应用于量子计算机。

 它的磁性引起了人们的兴趣,因为天然矿物的不同晶体结构导致了多种特性。日本已发现140多种新矿物,但由于样品稀少,从固态物理的角度进行物性研究的例子很少。Henmilite 是日本的代表性新矿物,仅在冈山县高桥市的 Fuka 矿山生产。晶体呈深蓝色和紫色,负责磁性的二价铜离子形成扭曲的二维方形晶格,因此研究小组将其作为低维磁性材料进行研究。

 这一次,同步辐射X射线衍射揭示了henmilite的晶体结构与过去报道的不同。根据确定的晶体结构和基于它的理论计算,发现henmilite具有磁自旋晶格的特性,其中强烈出现量子力学波动(由于量子力学效应而不是热引起的磁自旋波动)。

 当磁化测量和比热测量达到极低温度时,泉石有一种力(反铁磁相互作用),其中相邻的磁自旋试图反平行排列,但在零磁场中绝对温度为 0.2 度。直到在非常低的温度下,自旋对齐的磁序没有发生。人们认为,由菱镁矿的晶体结构和磁自旋晶格的几何特征引起的量子力学涨落抑制了磁自旋的有序性。

 这项研究是从一个新的角度进行的,重点是“日本新矿物”,这些矿物很少见,磁性研究的例子很少。未来有望应用于量子计算机,发现新的物理现象。

* 此外,冈山大学、东京工业大学、高能加速器研究机构、福井大学和神奈川县工业技术研究所正在参与。

纸张信息:[物理综述材料] 反铁磁性天然矿物henmilite中的量子自旋涨落和氢键网络

大学学报在线编辑部

这是大学学报的在线编辑部。
文章由对大学和教育具有高水平知识和兴趣的编辑人员撰写。