科學(xué)家發(fā)現(xiàn)首個(gè)低于尼爾溫度的反鐵磁拓?fù)淞孔硬牧?/h1>

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來源：前瞻網(wǎng)

日期：2019-12-23 09:37:09

摘要：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種具有內(nèi)在磁性和拓?fù)涮匦缘男滦蛪K狀量子材料。這種新材料被稱為錳-碲化鉍(MnBi2Te4)，在反鐵磁自旋電子學(xué)和量子技術(shù)中極具應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：量子材料

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種具有內(nèi)在磁性和拓?fù)涮匦缘男滦蛪K狀量子材料。這種新材料被稱為錳-碲化鉍(MnBi2Te4)，在反鐵磁自旋電子學(xué)和量子技術(shù)中極具應(yīng)用前景。

量子材料是世界范圍內(nèi)不同科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。這類材料似乎越來越復(fù)雜，并具有豐富的物理現(xiàn)象，如磁性、超導(dǎo)性或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此在促進(jìn)信息處理、傳感器、計(jì)算等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步極有希望。在德累斯頓理工大學(xué)，量子材料研究也扮演著重要的角色。隨著ct.qmat 精英研究集群的建立，該領(lǐng)域獲得了更大的影響。ct.qmat是指Julius-Maximilians-University Würzburg量子材料的復(fù)雜性和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

量子材料的非凡性質(zhì)通常需要特殊的、難以達(dá)到的條件，如低溫、極強(qiáng)的磁場或高壓。因此，科學(xué)家們正在尋找即使在室溫、沒有外部磁場和正常大氣壓下也能顯示其奇異特性的材料。特別有前途的是所謂的磁拓?fù)浣^緣體 (MTI)。它們被認(rèn)為是新型準(zhǔn)粒子和前所未有的量子現(xiàn)象的來源，但它們的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)非常具有挑戰(zhàn)性。

Anna Isaeva博士是精英集群的副成員。德累斯頓大學(xué)和萊布尼茨固體與材料研究所(IFW)量子材料的合成和晶體生長的初級(jí)教授。她和團(tuán)隊(duì)一起，在化學(xué)、物理和晶體學(xué)的層面上識(shí)別新量子材料。

在20多個(gè)研究機(jī)構(gòu)40多位科學(xué)家的大型國際合作中，Isaeva博士的團(tuán)隊(duì)對(duì)發(fā)現(xiàn)一種新的、有前途的量子材料方面做出了重大貢獻(xiàn)。德累斯頓大學(xué)的科學(xué)家們與萊布尼茨固體與材料研究所的Alexander Zeugner博士一起，為第一種本質(zhì)上具有磁性的拓?fù)洳牧稀i-碲化鉍(MnBi2Te4)——開發(fā)了第一種晶體生長技術(shù)，并對(duì)這些晶體的物理性質(zhì)進(jìn)行了表征。在西班牙多諾斯提亞國際物理中心的理論和維爾茨堡大學(xué)的光譜實(shí)驗(yàn)中，合作研究證明了MnBi2Te4是第一個(gè)低于尼爾溫度的反鐵磁拓?fù)浣^緣體(AFMTI)。

這一發(fā)現(xiàn)對(duì)科學(xué)界的意義是巨大的:MTI晶體表面有一種邊緣狀態(tài)，即使沒有外部磁場也可以實(shí)現(xiàn)霍爾的量子化電導(dǎo)率。另外，AFMTI的制備為反鐵磁自旋電子學(xué)的蓬勃發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。磁性范德華材料的新研究領(lǐng)域也將受益于新型二維鐵磁體。

Isaeva博士的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)進(jìn)一步優(yōu)化了新材料的合成方案，使得MnBi2Te4單晶的生產(chǎn)更加容易。世界各地的研究團(tuán)隊(duì)都加入了MnBi2Te4中磁性和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相互作用的研究。最近的研究表明，MnBi2Te4的結(jié)構(gòu)衍生物更多，與MTI相關(guān)。