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鲁东大学物理与光电工程学院泮丙营副教授在物

发布时间:2019-06-13 06:27

近日,物理与光电工程学院泮丙营副教授以第一作者在国际顶级物理学期刊《Physical Review X》(影响因子14.385)上发表研究论文《Intertwined Spin and Orbital Density Waves in MnP Uncovered by Resonant Soft X-ray Scattering》,报道了该团队利用X射线散射研究超导体磷化锰(MnP)材料的最新成果。

超导电性是指在一定温度下材料电阻消失并且具有完全抗磁性的现象,超导材料对电力传输、能源存储、交通、量子计算、医疗成像等领域有重大意义,被普遍认为将对社会和工业带来革命性影响。超导材料已经被应用于超导磁体、超导量子干涉仪、磁悬浮列车、核磁共振成像、量子传输等。高温超导体主要包括铜基高温超导体、铁基高温超导体、重费米子超导体等体系,在这些材料中,晶格、自旋、轨道、电荷等自由度之间存在强关联相互作用,进而产生了多种奇异的量子态,其微观超导机理至今无法得到完全的解释,被统一称为非常规超导体系。非常规超导电性一直是凝聚态物理研究的前沿,如《Science》杂志就将非常规超导机理之谜和电子关联终极理论列入125个人类面对的最重要科学问题。

超导材料做成的容器可以稳定悬浮在磁体上面

MnP在外界压力下具有超导电性,是目前唯一一个锰基超导体。MnP的电子相图和铜氧化物及铁基超导体非常相似,超导相都紧邻磁有序相。然而MnP却在结构与磁性上与后两者非常不同:它具有非常三维的晶体结构,晶格对称性低,并且在常压下的磁基态是螺旋磁性。研究团队利用基于同步辐射光源的X射线共振散射手段发现了MnP中存在两种新奇的电子轨道有序现象,称为轨道自旋波(orbital density wave, 简称ODW)。这两种ODW的周期分别是螺旋磁有序(helical spin density wave, 简称SDW)周期的1/2和1/3,并且和SDW紧密关联。该工作详细研究了MnP中SDW和ODW奇特的演化和依存关系,揭示了这一复杂强关联系统中电子自旋和轨道自由度的相互作用,这些新发现对理解MnP及非常规超导体的微观机理非常重要。

实验揭示MnP中存在两种轨道自旋波

 

这项研究工作的部分样品表征实验在鲁东大学完成,X射线散射实验部分在美国斯坦福同步辐射光源和加拿大光源完成。论文的第二作者是美国斯坦福直线加速器中心的J. Hang研究员,通讯作者为复旦大学封东来教授和中科院物理所胡江平研究员。(物理与光电工程学院 撰稿:泮丙营 审核:张立春)

论文链接:https://journals.aps.org/prx/accepted/17078Kf1O8a19501d3b45385dd5275933e9fa2ce1