《低維量子磁性材料的量子基態與磁相變研究》是依託中國科學技術大學，由趙霞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量子基態與磁相變研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙霞
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
低維量子磁性材料具有豐富的量子基態性質、磁相變和元激發行為，因此成為凝聚態物理領域關注的焦點。針對這些物理現象，本項目以S=1/2或S=1的自旋鏈、S=1/2的自旋梯子、自旋二聚化體系等幾種典型的準一維或準二維磁性材料為主要研究對象，通過極低溫強磁場下磁性、比熱、熱輸運性質等測量，研究化學摻雜對其量子態的改變和磁場誘導的量子相變規律，包括：磁性基態與鏈間和層間耦合作用、單離子各向異性、自旋－軌道耦合、次近鄰相互作用等參數的關係；研究不同磁量子態的元激發，對其導熱或散射聲子的情況加以描述，從而認識磁相變時磁激發性質的改變；研究磁場誘導的從自旋能隙、自旋液體等量子態到反鐵磁長程有序狀態的磁相變行為；對具有磁振子玻色－愛因斯坦凝聚現象的材料，研究磁激發的特徵，確定能隙是否重新打開及其大小。通過這些研究，獲得對低維量子磁性材料重要物理問題更為深入的認識。
結題摘要
低維量子磁性材料具有豐富的量子基態性質、磁相變和元激發行為，因此成為凝聚態物理領域關注的焦點。本項目針對這類材料基態磁性質、磁相變及磁激發行為，利用低溫磁性、比熱、熱傳導等實驗手段開展了系統的工作。研究工作按照原計畫順利進行，取得的主要進展包括：（1）研究了準一維類鑽石自旋鏈材料Cu3(CO3)2(OH)2的低溫磁性、比熱和熱傳導行為，發現其磁激發不具有導熱能力，但與聲子之間存在較強的散射作用。（2）研究了二維kagome台階磁結構的Co3V2O8材料低溫熱傳導行為，發現其具有巨大的磁熱導效應。（3）用溶液生長法製備了Ni[SC(NH2)2]6Br2單晶材料，實驗揭示它是一種極少見的S=1的準二維海森堡反鐵磁方格子材料，並且具有低溫下的XY各向異性，確定了它的磁轉變與磁相圖。（4）用光學浮區法生長了二維三角磁結構材料CuFe1-xGaxO2（x=0,0.035,0.08,0.12）單晶材料，利用低溫磁性、比熱和熱導率測量，確定了該材料的磁轉變與磁激發行為，發現CuFeO2的基態並非是人們之前所認為的簡單長程磁有序。（5）針對二維三角反鐵磁材料ErMnO3，利用低溫強磁場下磁化性質和熱導率的測量，確定了不同方向磁場中Er3+的磁結構轉變的圖像及其顯著的自旋－聲子耦合效應。通過這些研究，揭示了這些低維磁性材料的磁性、磁相變和磁激發行為，為深入理解這類材料的物理機制提供了必要的實驗基礎。共發表SCI論文14篇，其中通訊作者的論文6篇（包括2篇Phys. Rev. B、1篇Appl. Phys. Lett.和1篇英文綜述論文）；協助培養6名博士生和1名碩士生，其中3名博士生和1名碩士生已經完成學位論文答辯；在國際學術會議做口頭報告1次。
