纯γ-Mn的电子、基态属性和磁有序结构

采用第一原理方法,基于ultrasoft赝势、密度函数理论,从原子层面对纯γ-Mn的顺磁、铁磁和反铁磁性状态下的电子、基态属性、相稳定和磁有序结构进行了研究.通过自旋极化分析讨论了纯γ-Mn这3种磁性状态的结构稳定性,发现在基态时,反铁磁性状态的γ-Mn结构最稳定,且Mn原子处于高自旋状态,其理论磁通量为2.41μB/atom,这与实验结果吻合通过局部状态密度（DOS）,分析了它们的键和磁有序特性,发现主要是位于Fermi态附近的3d轨道电子对磁性起决定性的作用,其向上自旋和向下自旋的主峰分别处于Fermi能下面的键区和Fermi能上面的反键区.通过比较这3种磁性状态可知,反铁磁的γ-Mn存在显著的磁体积效果.

斯格明子相关的螺旋磁有序体系的临界行为

介绍了与斯格明子相关的螺旋磁有序体系的临界行为.首先阐述了连续相变中的临界现象、临界指数、标度律、普适性等概念;随后介绍了磁相变体系中几种临界指数的获得方法,包括直流磁性迭代法、磁熵变法;进而,分析了几类与斯格明子相关的螺旋磁有序体系的临界行为.MnSi是典型的斯格明子材料,临界指数显示其磁性行为符合三重临界行为.MnSi的临界行为揭示:外磁场可以抑制这一体系在零场下的一级相变,使其转变为二级相变,从而在螺旋磁有序、锥形磁有序、顺磁相的三相交汇点形成三重临界点.斯格明子体系FeGe和Cu_2OSeO_3的临界行为符合三维海森伯相互作用,表明它们的磁性行为主要是由近邻的各向同性的自旋耦合作用所决定;而Fe_(1-x)Co_xSi和新发现的斯格明子体系Fe_(1.5-x)Co_xRh_(0.5)MoN的临界行为显示Co掺杂可以有效地调制其中的磁性耦合.对螺旋磁有序体系的临界行为研究表明,尽管这些体系都表现出类似的斯格明子态,但是它们的磁性耦合机制却大不相同,并且其耦合机制可以受到外界手段的调制.最后,根据普适性原理和标度方程,阐述了一种构建磁场诱导相变体系在临界温度附近H-T相图的方法.

新几何阻挫物质M_2(OH)_3X的新颖量子磁性———磁有序和涨落在均匀自旋系的共存

几何阻挫引起诸多的未知新颖量子状态,这些新颖量子相的理解预计将带来物理学的突破。笔者通过材料科学研究,偶然发现了新型几何阻挫系列M2(OH)3X[M=Cu,Co,Ni,Mn,Fe etc.;X=Cl,Br,I]。它们初步展示了新颖的磁性,虽然这些物质是由单一磁性离子组成的均匀晶体,在这些化学均匀系中自旋的有序[如铁磁或反铁磁秩序]和自旋涨落同时共存。因为d电子磁性离子的量子性,本物质系列提供了研究几何阻挫引发的新颖量子特性的绝好舞台。本文综合介绍我们在这一方面最近取得的主要成果。他山之石可以攻玉,新材料的发现往往会带来物理学的新进展,本文同时也例证了材料科学对凝聚态物理的重要性。

分子材料的磁有序研究

综合应用直流磁化率和交流磁化率等各种磁性测量技术和方法,可以对材料的磁相态进行研究和表征。本文报道了我们在分子磁体方面的一些研究结果。

磁性材料磁有序的分子场来源

对于磁性材料磁有序能的来源,即外斯分子场来源,本文提出一个模型:在磁性金属和合金中的相邻离子实之间,以及磁性氧化物的相邻阴阳离子间,其外层轨道上高速运动的电子分别有一定概率形成三种不同的状态.1)具有一定寿命的自旋相反的电子对,称为外斯电子对(WEP);2)距离很近且自旋方向相同的电子,容易发生互相交换,交换前后电子的自旋方向保持不变;3)当一个离子外层轨道有2个电子,其相邻的离子外层轨道只有1个电子时,前者多出的电子可以跃迁到后者的轨道上,并且保持自旋方向不变.我们认为,WEP两个电子间的静磁吸引能是分子场(即磁有序能)的主要来源.进而,推导出WEP的能量表达式、两电子的平衡间距和最大间距,探讨了在几种钙钛矿结构锰氧化物中形成外斯电子对的概率,用以解释居里温度附近晶格常数随温度变化的特点.结果表明这个模型是合理的.

快淬NdFe_(11)TiC_x合金退火过程中磁有序结构的转变

采用交流初始磁化率仪测量和 X射线衍射分析方法 ,研究了 Nd Fe1 1 Ti Cx(x=0 .2 ,0 .4,0 .6 ,0 .8)合金的磁有序结构的转变 .发现铸态样品快淬后 ,随着退火温度从 6 6 0℃升高到96 0℃ ,Nd Fe1 1 Ti C0 .2 合金由 1∶ 7型结构相逐步转变为 1∶ 12型结构相 ;Nd Fe1 1 Ti C0 .4合金由 1∶ 7型结构相逐步转变为高温 1∶ 12型结构相和 2∶ 17型结构相之间的过渡结构 ;C含量 x≤ 0 .4时 ,合金的居里温度随退火温度连续变化 ,合金中磁有序相的结构转变也是连续的 .Nd Fe1 1 Ti C0 .6 合金仅形成 2∶ 17型结构相 ;Nd Fe1 1 Ti C0 .

磁有序物质中二体耦合形式哈密顿量的对角化

利用Schwinger角动量表象的转动变换,玻戈留玻夫变换,压缩变换等幺正变换,对∧Hk=A1ak+ak+A2bk+bk+(Bak+bk++B*akbk)+(Cak+bk+C*bk+ak)形式磁有序物质的二体耦合哈密顿量进行了对角化.并以正方反铁磁晶格为例说明了这一方法的正确性及通用性,且其物理思想清晰,方法易于掌握.

无机、有机和生物磁有序材料

(一)磁有序和无机磁有序材料 现代科学已经揭示:任何物质都具有或弱或强的磁性,任何空间都存在或低或高的磁场。小至分子、原子、原子核和基本粒子是具有磁性的,甚至可能存在南极和北极像电荷那样可分开的磁单极;大至地球、月球、太阳和其他天体也是具有磁性的。只是绝大部分的物质的磁性很微弱,要用精密仪器才能测量出来,常被误称为无磁性或非磁性,其实是弱磁性。近自我们身体,心脏跳动要产生心磁场,脑神经活动要产生脑磁场,地球也有磁场,远至月球、太阳、其他天体和天体之间的星际空间,也都有磁场。

磁有序结构的太赫兹光谱——自旋极化的THz波激发、色散和相干控制

综述了利用THz脉冲的磁场与磁有序结构相互作用,实现对磁有序结构中自旋极化的激发及研究自旋极化的弛豫动力学;结合作者最近的研究工作,介绍了利用THz脉冲实现对磁有序结构中自旋极化的相干控制;最后对相关研究进行了展望。

二维正方晶格Compass-Ising模型的方向序和磁有序（英文）

采用Monte Carlo方法研究二维正方晶格Compass-Ising模型的低温性质.通过调节过渡参量,计算了阻挫对方向序和磁有序的影响.结果表明,阻挫的增加,易于形成方向序,同时会抑制磁有序.当阻挫足够强时,磁有序将被破坏.方向序和磁有序间的转变是一个逐渐过渡的过程,并不存在明显相变.

自旋交叉和长程磁有序共存的非均相复合材料(英文)

采用一种简单的室温沉淀转化方法,有效制备了同时具有自旋交叉和长程磁有序性能的异质结构复合材料FeTrz@PB,其由[Fe(Htrz)_(2)(trz)]BF_(4)(Htrz=1H-1,2,4-三氮唑)和普鲁士蓝KFe^(Ⅲ)[Fe^(Ⅱ)(CN)_(6)](PB)构成。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、粉末X射线衍射、FTIR、X射线光电子能谱、能量色散X射线分析、热重分析和磁性研究,对这些异质结构复合材料的可控生长过程进行了充分表征。复合材料中,PB颗粒的大小和FeTrz@PB的外观可以通过控制反应时间来进行有效调节。随着反应时间的增加,FeTrz@PB复合材料中PB相的比例逐渐增加。值得注意的是,磁性研究发现,这类材料具有室温以上自旋交叉(362~392 K)和低温下长程磁有序(约5.6 K)的共存。高自旋(HS)组分和场冷/零场冷的强度随着反应时间的增加而逐渐增加,而自旋交叉热滞回线的高度逐渐减小。

用穆斯堡尔效应研究YBa_2Cu_3O_(7-δ)中的磁有序

以^(57)Fe作为探针,用穆斯堡尔效应研究YBa_2Cu_3O_(7-8)的磁有序与超导电性的关系。实验结果可以用非声子超导机制进行定性解释。

固体^3He中的核磁有序和固体^4He中的超流动态

固体３￣Ｈｅ在１ｍＫ附近发生核磁有序，本文介绍了它的磁相图、物理性质和理论模型。固体４￣Ｈｅ中有可能存在像液体４￣Ｈｅ和液体３￣Ｈｅ中出现的超流动态，对理论预言和实验上的探索进行了评述。

氧化物中存在O2p空穴的典型实验结果和磁性氧化物的O2p巡游电子模型

负二价氧离子具有满壳层价电子结构(2s^(2)2p^(6)).负一价氧离子的价电子结构为2s^(2)2p^(5),相当于存在1个O2p空穴.传统的凝聚态物理和材料化学研究中都假设氧化物中的氧离子全部为负二价离子,在迄今为止的绝大多数研究氧化物磁性和电输运性质的报道中,采用关于磁有序的超交换和双交换作用模型,都没有考虑O2p空穴的影响.然而,许多价电子状态实验证明,在氧化物中存在不可忽略的O2p空穴,即存在不可忽略的负一价氧离子,其占比可达30%或更多.基于这些实验结果,对传统磁有序模型进行改进,英美学者首先进行了探讨,笔者所在课题组与中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室合作进行了系统的研究.介绍了相关的典型实验结果和理论模型.

纳米晶室温分子磁体K_(0.45)V_(1.12)~ⅡV_(0.19)~Ⅲ[Cr(CN)_6](SO_4)_(0.13)·4.34H_2O——亚铁磁长程有序与自旋玻璃态共存

用VSO_4·2.5H_2O与K_3[Cr(CN)_6·2.5H_2O反应,合成了一个结晶的普鲁士蓝类室温分子磁体K_(0.45)V_(1.12)~ⅡV_(0.19^-)~Ⅲ[Cr(CN)_6(SO_4)_(0.13)·4.34H_2O,对其结构和磁性进行了研究.主要结果如下:XRD数据表明,该化合物具有类普鲁士蓝的面心立方结构,a=1.178nm.由半峰宽估算的晶粒的平均粒径约为5nm.化合物的T_C为34OK,矫顽力H_C在40～310K范围基本保持在5～6 Oe,1.83K时增至120 Oe.化合物具有较好的空气稳定性,空气中放置10d后T_C仍为340K,矫顽力H_C稍有增加.与已报道的同体系的另几个室温磁体比较,其显著的特点是,亚铁磁长程有序相与自旋玻璃态共存,自旋玻璃行为由频率依赖的交流磁化率所证实.

单层锰原子的手征磁有序

一只光滑的铁环放在镜子前，它的像与铁环本身完全一样，不可区分。然而，将我们的右手放在镜子前，镜中的像将不同，它像是我们的左手。自然界中有许多现象涉及“前进”与“旋转”方向二者的关系，他们被称为是“手性的”，或“手征”。在讨论电磁感应时，我们区分“右手定则”和“左手定则”；在沃森和克里克的DNA双螺旋结构示意图（1953年4月25日发表）中，

压力调控的铁基超导体中磁有序和结构演化研究取得新进展

铁基超导体和母体相的磁有序及涨落密切相关，化学掺杂或施加压力可以抑制母体相的反铁磁序，诱导出超导转变。通常，磁有序和体系四方一正交的晶体结构相变耦合，且晶体结构相变先于磁有序相变（或与之重合）。深入研究磁有序与晶体结构相变的演化关系对认识铁基超导的物理机制具有重要意义。

物理所压力调控铁基超导体中磁有序和结构演化研究获进展

铁基超导体和母体相的磁有序及涨落密切相关，化学掺杂或施加压力可以抑制母体相的反铁磁序，诱导出超导转变。通常，磁有序和体系四方一正交的晶体结构相变耦合，且晶体结构相变先于磁有序相变（或与之重合）。

MnCu(pba)(H_2O)_3·2H_2O电子结构和磁性质的第一性原理研究

利用第一性原理方法研究化合物MnCu(pba)(H2O)3.2H2O(pba=1,3-propylenebis)的电子结构和磁性质。通过计算,发现该化合物存在铜和锰两个磁性中心。铜—桥相互作用显示共价键特征,而锰—桥之间主要是闭壳层相互作用,并且存在强的链内耦合与弱的链间耦合。磁性耦合来源于铜和锰原子向桥联原子的自旋退局域化效应,且具有磁性特征但不具有金属性特征。