《低維量子磁性材料的低溫熱傳導研究》是依託中國科學技術大學，由孫學峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低維量子磁性材料的低溫熱傳導研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫學峰
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
低維量子磁性材料是當前凝聚態物理領域一個非常重要的研究方向，對量子基態性質、量子相變和元激發行為等物理問題的深刻理解是目前的研究熱點。針對這些物理問題，本項目將利用低溫熱傳導這一獨特而有力的研究手段開展以下工作：系統研究準一維磁性材料的磁激發輸運特性和雜質散射、聲子散射機制，深入認識不同模型體系的磁激發特徵及其本徵的輸運能力；通過極低溫熱導率的測量，對量子自旋液體基態給出實驗證據，並對極低溫下磁激發熱導率的溫度和磁場依賴關係加以描述，獲取元激發的特徵和能隙信息；以具有磁振子玻色－愛因斯坦凝聚現象的體系為主要對象，深入研究磁場驅動的自旋能隙的無序態或自旋液體基態到反鐵磁長程式的量子相變行為，闡明玻色－愛因斯坦凝聚態的磁激發特徵及其對熱傳導的貢獻，研究量子臨界點對磁激發屬性的影響及熱導率異常的起源。希望通過這些研究，深化我們對以上量子自旋體系主要物理問題的認識。
結題摘要
低維量子磁性是當前凝聚態物理領域一個非常重要的研究方向，對量子基態性質、量子相變和元激發行為等物理問題的深刻理解是目前的研究熱點。針對這些物理問題，本項目利用低溫熱傳導這一獨特而有力的研究手段開展以下工作：系統研究準一維磁性材料的磁激發輸運特性和雜質散射、聲子散射機制，探索不同模型體系的磁激發特徵及其本徵的輸運能力；從實驗上探索量子自旋液體的基態，並對極低溫下磁激發熱導率的溫度和磁場依賴關係加以表征，獲取磁激發的特性和能隙信息；對具有磁振子玻色－愛因斯坦凝聚現象的體系，深入研究磁場驅動的自旋能隙的無序態或自旋液體基態到反鐵磁長程式的量子相變行為，闡明玻色－愛因斯坦凝聚態的磁激發特徵及其對熱傳導的貢獻。幾年來，本項目按照以上計畫順利進行，基本上完成預期目標。主要研究進展包括：在有機低維磁性單晶材料的製備方法上取得新的進展，獲得了(CH3)2NH2CuCl3（MCCL）、Ni(C3H10N2)2NO2ClO4（NINO）等材料的理想生長條件；在NINO的磁激發熱傳導研究中觀測到極為顯著的磁導熱能力，表明S=1自旋鏈體系可以具有彈道的磁輸運特徵；在MCCL、Ba3Mn2O8等體系中觀測到磁激發對聲子的散射作用，以及磁場誘導的量子相變對聲子熱傳導行為的顯著影響，並發現玻色－愛因斯坦凝聚態的磁激發對熱傳導的貢獻依賴於具體的自旋體系特性；利用熱傳導性質的測量研究了自旋液體材料Nd3Ga5SiO14的基態性質，揭示了準一維Ising自旋鏈材料BaCo2V2O8的量子相變規律，並給出了準二維反鐵磁材料Nd2CuO4的磁結構及其轉變。另外，還在與低維磁性材料密切相關的自旋阻挫體系、多鐵性材料的磁性、磁結構與熱傳導性質的研究中取得了一些成果。共發表SCI論文11篇，其中9篇通信作者的Phys. Rev. B；培養7名博士生和7名碩士生，其中3名博士生和4名碩士生已經完成學位論文答辯；多人次參加國內外學術會議，其中在國際學術會議做邀請報告2次、口頭報告3次。
