鐵基超導體的磁性動力學研究

《鐵基超導體的磁性動力學研究》是依託中山大學，由姚道新擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鐵基超導體的磁性動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：姚道新
• 依託單位：中山大學

中文摘要

鐵基超導體是新發現的高溫超導材料，具有很多新奇的性質，在基礎研究和工程套用方面都有巨大的價值。各種實驗表明磁性動力學在鐵基超導體中扮演重要角色，對理解鐵基超導體中的磁相互作用、巡遊電子-局域磁關聯、軌道序、結構相變、超導電的形成都有重要的意義。本項目將研究鐵基超導體中的磁性動力學問題，主要是探索鐵基超導體中巡遊電子與局域磁之間的關係，解釋鐵基超導體中的磁矩漲落現象和磁各向異性的來源，研究鐵基超導體的中子散射磁激發，探索自旋共振峰與超導的關係，同時研究鐵基超導體的雙磁子激發與共振非彈性X光散射磁激發能譜(RIXS)。本項目瞄準鐵基超導體的重要前沿問題，尋找一般規律，同時和中子散射、RIXS、角解析度光電子譜等實驗相結合，為探索高溫超導機理做出貢獻。申請人在鐵基超導體的磁性研究方面有長期的積累，在磁性動力學上有豐富的經驗。本項目的開展有利於培養高溫超導、中子散射和RIXS等方面的研究人才。

結題摘要

近年來，鐵基超導體作為一種新發現的高溫超導體，因其諸多新奇性質，在基礎研究和工程套用方面都有巨大的價值。在本項目中，我們研究了鐵基超導體中S=1的雙線性-雙平方項的磁學模型，通過使用平均場的變分逼近方法，發現了豐富的磁學相：自旋偶極矩相，四極矩相，混合的偶極矩-四極矩相。和中子散射實驗小組合作，研究了鐵基超導體中的自旋梯子狀材料RbFe2Se3的磁性動力學，發現了條狀反鐵磁序。在FeSe超導體的高壓磁性動力學研究中，分析了局域磁、巡遊電子和軌道序的相互關聯，發現大自旋系統在壓力下表現出反常量子漲落，解釋了FeSe超導體在零壓下沒有磁序，而在高壓下呈現磁序的實驗現象。 研究了鐵基超導體的多磁子激發與共振非彈性 X 光散射(RIXS)，發現了磁子-聲子耦合導致的RIXS三峰結構。研究了二維八角正方晶格上的高溫超導電性，發現該結構在半填充情況下具有空穴口袋和電子口袋的完美嵌套，母體具有反鐵磁長程式，通過摻雜，系統能夠進入自旋漲落占主導地位的非常規超導相，具有很高的超導轉變溫度，為實驗尋找室溫超導體提供了理論基礎。我們還研究了二聚化量子自旋系統的量子相變，發展了“高階聯合標度分析方法”，首次發現交錯二聚化模型具有非單調的標度行為，證明它們具有相同的O(3)相變普適類，解決了爭議十餘年的問題。傳統的觀念認為，一個磁有序系統的磁激發是自旋波激發，而我們通過研究團簇結構的二維量子自旋系統，發現其高能磁激發和低能自旋波具有完全不同的物理來源。我們還研究了二維幾何阻挫系統-三角Kagome晶格上的電子能帶結構，發現其存在一個新穎的拓撲量子態，具有自旋不守恆的量子克萊因隧穿效應。這些工作為探索鐵基超導體的磁性動力學、發現新的高溫超導體、研究磁性系統的基態和激發態等做出了貢獻，獲得了豐富的科研成果，培養了一批青年人才。本項目在執行期間共發表SCI論文32篇（基金標註），包括Physical Review Letters 1篇，Physical Review B 19篇, Physical Review E 1篇，Scientific Reports 2篇，Journal of Magnetism and Magnetic Materials 3篇，Journal of Physics: Condensed Matter 2篇，Frontiers of Physics 1篇。