量子層面復雜“無序”磁性材料問世

據15日《自然?通訊》雜志報道，英國伯明翰大學科學家開發出一種新方法，能夠創造出在量子層面具有復雜“無序”磁性的材料。這種基于釕框架的材料，滿足了“Kitaev量子自旋液體態”的要求，向制造和控制具有獨特新性質的量子材料邁出了重要一步。

理論物理學家阿列克謝?基塔耶夫在2009年提出一個Kitaev模型，指出了關于量子自旋液體的一些基本原理。

人們在冰箱或公告板上常見的條形磁鐵就是鐵磁體，其中的電子相互作用，每個電子都像一個小磁鐵一樣相互吸引和排斥，使它們全部指向同一方向，從而產生磁力。而量子自旋液體材料的磁性并非如此。它們并不像鐵磁體那樣具有有序的特性，而是無序的，其中的電子量子糾纏過程在磁性上相互連接。

在這項新研究中，利用英國散裂中子源與繆子源實驗室和英國鉆石光源的專用儀器，研究團隊能夠證明，具有開放框架結構的新型釕基材料，可以調節釕金屬離子之間的相互作用。在這些結構中產生的磁性相互作用比在其他情況下要弱，這為科學家提供了更大的空間來調節它們的*行為。

至關重要的是，這種材料具備的特性并不遵循經典物理學定律，這意味著科學家能創造出與常規鐵磁體截然不同的磁性。

團隊表示，這項研究在理解如何設計新材料、探索物質量子態方面邁出了重要一步，向人們展示了一個尚未被充分探索的“材料大家族”，幫助科學家設計具有獨特磁性的量子新材料。

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