《受限低維量子磁性材料的強磁場ESR研究》是依託華中科技大學，由歐陽鐘文擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：受限低維量子磁性材料的強磁場ESR研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：歐陽鐘文
- 依託單位：華中科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低維量子磁性是凝聚態物理研究的熱點。本項目針對當前研究的不足和蘊涵的研究機遇，嘗試在塊體低維量子磁性材料中引入新的自由度- - -納米受限，並利用脈衝強磁場ESR研究其異常基態。首先製備系列不同晶粒尺寸的納米晶樣品，表征其形貌和晶體結構；然後通過變溫和變頻ESR測量，研究納米晶樣品的磁有序、磁激發和自旋隙等，建立它們與強磁場和納米晶粒尺寸之間的關聯，並通過分析拓撲結構、各向異性和磁交換相互作用，揭示其微觀起源。重點研究S=1/2小自旋Cu、V氧化物和自旋阻挫的材料體系，特別關注已接近量子臨界點的材料，探索在這些材料中引入自旋隙或長程有序，並發現新的量子效應和量子相變的可能性。
結題摘要
低維量子磁性材料中的量子效應一直是凝聚態物理研究的熱點。依照項目計畫書，本項目首先利用脈衝強磁場ESR系統地研究了三類材料的納米受限效應：（1）具有1/3量子磁化平台的自旋鏈α-CoV2O6，（2）處於量子臨界點的Haldane鏈Y2BaNiO5和SrNi2V2O8以及（3）Gd基自旋鏈Gd2BaNiO5。我們的研究發現，低維量子磁性材料納米尺度效應的一般規律是：當晶粒尺寸降低到納米尺度（幾十納米量級）時，體系反鐵磁區域的磁性會得到加強，磁有序溫度降低，原有的量子效應如磁化平台、Haldane自旋隙等會逐漸被抑制。根據“核殼”模型，“核”由反鐵磁自旋構成，而“殼”由未補償的、無序的自旋組成。當樣品進入納米尺度時，核內反鐵磁相關長度變小，而粒子表面形成大量的順磁性離子，從而抑制了原來的Haldane自旋隙和反鐵磁有序。我們尚未發現因納米受限而誘導的自旋隙（有序-無序）和長程有序（無序-有序）效應。其次，我們還利用助溶劑和水熱法合成了系列新型的低維量子磁性材料，如具有Kagome結構的量子磁體Cu4(OH)6FCl、五聚體自旋團簇Na3Cu5(PO4)4F•4H2O、自旋鏈化合物R2V2O7 (R = Ni,Co, Mn)和β-Cu2V2O7，並利用強磁場ESR和磁化研究了它們的磁性，發現了分數量子磁化平台等量子效應。
