2005年8月25日
预测金属化合物的磁行为是理论物理学家的惊人的难题。而常见的冰箱磁铁的性质并不是一个伟大的谜,某些材料具有磁性,不适合现有的磁性理论。亚博网站下载其中一个材料激发了最近的一个物理学家的理论突破加州大学圣克鲁斯。
在一篇发表于8月26日出版的《物理评论快报》杂志上,斯Shastry,加州大学的物理学教授,研究生1月一颗心去描述“动能反铁磁性,”一个新的机制金属磁性材料与特定类型的原子晶格结构。亚博网站下载本文解决了一个问题,几十年来一直困扰着理论物理学家。
“新材料往亚博网站下载往驱动理论的进步,“Shastry说。“金属磁性是一个真正的理论物理前沿领域,并实际应用在材料科学。”亚博网站下载亚博老虎机网登录
超导体、磁存储设备(如计算机硬盘),和其他应用程序的领域理论的进步金属磁性可以发挥重要的作用。
Shastry和一颗心去感兴趣的不寻常的磁行为钠氧化钴,材料在1997年第一次描述了近年来和深入研究。材料可以用变量的钠离子层间夹钴氧化物。钴原子形成一个三角晶格结构,产生了“电子沮丧,”指的是电子系统中无法实现的一个状态,最大限度地减少他们的总能量。
一个里程碑的理论理解为什么某些金属铁磁称为Nagaoka-Thouless定理,实现了在1960年代中期,但只适用于材料unfrustrated晶格结构。亚博网站下载沮丧的情况下仍未解决的在过去的40年。
“这个问题一直是一个难对付的人。我们能够取得一些进展,想出了一个令人惊讶的结果,”Shastry说。
金属的磁性产生电子的自旋的配置。电子自旋量子力学性能,可以是“上升”或“下降”。In a ferromagnetic metal the electron spins tend to spontaneously align in the same direction. Ferromagnetism accounts for refrigerator magnets and most other magnetic behavior encountered in daily life.
在反铁磁性,自旋排列的规律与周边指向相反的方向旋转,或反平行的。在三角晶格电子生活,然而,这个配置是沮丧,因为两个每个三角形的三个电子必须有相同的自旋。
”在物理学中,挫折是一件好事,因为它会导致有趣的属性。系统在本质上有许多种类的沮丧,”Shastry说。
一颗心去描述的在一个三角晶格动力学反铁磁性和Shastry结果从电子的运动有一个电子空穴,或空置的网站一个电子,在晶格。他们使用了理论模型,使他们能够研究自旋电子空穴的配置,并发现这个洞周围是一个unfrustrated六边形的电子旋转备用的反铁磁性的模式。
“这个洞可以被视为一个旋转移动杂质往往antiferromagnetically排队,”作者在文章中写道。
物理学家使用移动电子空穴的概念简化分析的大量电子的运动。Nagaoka-Thouless定理表明单个孔的运动在一个unfrustrated晶格导致铁磁性。一颗心去和Shastry表明,一个洞一个沮丧的晶格的运动导致弱反铁磁性。
“这是令人惊讶的,因为电子的动力学运动通常导致铁磁性,“Shastry说。
钠氧化钴金属化合物是已知的第一个三角形晶格结构。电子在晶格的密度变化取决于钠含量,这对材料的磁行为戏剧性的影响。一颗心去和Shastry的理论提供了新的见解这种不同寻常的物理系统。