Kvasikristaller är intermetalliska material som har fått stor uppmärksamhet från forskare som syftar till att främja förståelsen av kondenserad materias fysik. Till skillnad från normala kristaller, där atomer är ordnade i ett ordnat repeterande mönster, har kvasikristaller icke-repeterande ordnade mönster av atomer.
Deras unika struktur leder till många exotiska och intressanta egenskaper, som är särskilt användbara för praktiska tillämpningar inom spintronik och magnetisk kylning.
En unik kvasikristallvariant, känd som Tsai-typ icosahedrisk kvasikristall (iQC) och deras kubiska approximativa kristaller (ACs), uppvisar spännande egenskaper. Dessa inkluderar långdistansferromagnetiska (FM) och antiferromagnetiska (AFM) beställningar, såväl som okonventionella kvantkritiska fenomen, för att nämna några.
Genom exakta sammansättningsjusteringar kan dessa material också uppvisa spännande egenskaper som åldrande, minne och föryngring, vilket gör dem lämpliga för utvecklingen av nästa generations magnetiska lagringsenheter. Trots deras potential förblir det magnetiska fasdiagrammet för dessa material i stort sett outforskat.
För att avslöja mer har ett team av forskare, ledda av professor Ryuji Tamura från Institutionen för materialvetenskap och teknik vid Tokyo University of Science (TUS) i samarbete med forskare från Tohoku University nyligen genomfört experiment med magnetisering och pulverneutrondiffraktion (PND) på icke-Heisenberg Tsai-typ 1/1 guld-gallium-terbium AC.
"För första gången har fasdiagrammen för icke-Heisenberg Tsai-typ AC nystas upp. Detta kommer att stärka tillämpad fysikforskning om magnetisk kylning och spintronik", säger professor Tamura.
Deras resultat publiceras i tidskriften Materials Today Physics .
Genom flera experiment utvecklade forskarna det första heltäckande magnetiska fasdiagrammet av icke-Heisenberg Tsai-typ AC, som täcker ett brett spektrum av elektron-per-atom (e/a)-förhållanden (en parameter som är avgörande för att förstå den grundläggande naturen hos QC:er) ).
Dessutom avslöjade mätningar med pulverneutrondiffraktion (PND) närvaron av en icke-koplanär virvlande AFM-ordning vid ett e/a-förhållande på 1,72 och en icke-koplanär virvlande FM-ordning vid e/a-förhållandet 1,80.
Teamet klargjorde ytterligare de ferromagnetiska och anti-ferromagnetiska fasvalsregeln för magnetiska interaktioner genom att analysera den relativa orienteringen av magnetiska moment mellan närmaste och närmaste granne.
Professor Tamura tillägger att deras upptäckter öppnar nya dörrar för framtiden för kondenserad materiens fysik. "Dessa resultat ger viktiga insikter i det invecklade samspelet mellan magnetiska interaktioner i icke-Heisenberg Tsai-typ ACs. De lägger grunden för att förstå de spännande egenskaperna hos inte bara icke-Heisenberg ACs utan även icke-Heisenberg iQCs som ännu inte har upptäckts. ."
Sammanfattningsvis driver genombrottet fram kondenserad materiens fysik och kvasikristallforskning till okända territorier, vilket banar väg för avancerad elektronisk utrustning och nästa generations kylteknik.
Mer information: Farid Labib et al, Avtäckning av exotiskt magnetiskt fasdiagram av en icke-Heisenberg kvasikristallapproximant, Materials Today Physics (2023). DOI:10.1016/j.mtphys.2023.101321
Tillhandahålls av Tokyo University of Science
