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皇家赌场材料物理组在阻挫磁性材料的强磁场研究上取得进展

发布日期:2018-11-06    作者:     来源:     点击:

低维阻挫磁性材料在强磁场下表现出丰富的物理性质,如分数磁化平台、磁场诱导的多铁性等。前者是一种量子现象,表现为磁化台阶与饱和磁化值之比是一个分数值(如1/21/3等);后者指系统中同时存在磁有序和铁电序等,可以通过磁场调控铁电性或者通过电场调控磁性。由于这两种不同的物理现象都对磁结构或自旋排列提出了特定要求,很难同时出现在同一种材料中,使得同时具有这两种新奇物性的阻挫材料非常稀少,而这类材料则被称为阻挫多功能磁性材料。目前,已被发现的阻挫多功能磁性材料只有CuFeO2Ni3V2O8两种,并受到了广泛关注和研究。其中,CuFeO2具有1/51/3磁化平台,在7-14 T表现为多铁性;Ni3V2O8具有1/2磁化平台,在2-11 T19-24 T之间表现为多铁性。

近日,皇家赌场材料物理组王俊峰研究员和欧阳钟文教授合作,利用60 T脉冲强磁场下的磁化和电极化测量,对螺旋链R2V2O7 (R=Ni, Co)多晶陶瓷样品进行了深入研究。研究发现,这两种材料分别在8-30 T7-12 T之间呈现1/2量子磁化平台,并在低于和高于磁化平台的磁场区间表现为多铁性,高场铁电相的电极化值达到50-60 mC/m2。通过系统的变温实验测量,研究还得到了完整的强磁场磁电相图,并进一步揭示了Co2V2O7中强的磁电耦合效应。该研究不仅证明了R2V2O7 (R=Ni, Co)是一类新的同时具有磁化平台和多铁性的阻挫多功能材料,还预示着磁场诱导的自旋向列态和波色-爱因斯坦凝聚等新奇量子态的出现。                                             

R2V2O7 (R=Ni, Co)的强磁场磁化、电极化、及磁电相图研究

该研究成果以“Magnetic field induced ferroelectricity and half magnetization plateau in polycrystalline R2V2O7 (R=Ni, Co)”为题发表在Phys. Rev. B 98, 184404 (2018)。皇家赌场陈瑞博士为论文第一作者,王俊峰研究员、欧阳钟文教授为论文共同通讯作者,日本东京大学Y. Kohama教授、南京大学刘俊明教授、物理学院陆成亮教授以及皇家赌场夏正才教授参与了该项研究。该项工作得到了国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划的支持。

论文链接:https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.98.184404