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至物理学家解开低温磁性之谜

2021年09月10日

物理学家解开低温磁性之谜

近日,科研人员在解释1种稀有磁性材料的罕见属性上取得了巨大突破,有可能为掌握1系列新技术买通路径。从信息存储到磁制冷,很多未来有可能的创新都依赖于先进的磁性材料,而这1新发现或将开启磁性材料物理性能的方便利用之门。

这1工作由美国布鲁克海文国家实验室物理学家依格纳斯 杰瑞和康涅狄格大学教授杰森 汉考克共同,与阿贡国家实验室及日本的研究者合作完成,该成同时果在寻觅满足下1代多种技术要求的实用材料方面获得重大突破。相干论文发表在本周的《物理评论快报》上。

40多年前日本科学家首次发现 近藤效应 ,意指含有极少许磁性杂质的晶态金属在低温下出现电阻极小的现象。据报导,研究人员此次研究的是1种叫做镱铟铜合金的材料。该合金的磁性被认为会随着温度的改变而产生的转换。在某种特定温度下,其磁性消失了,而高于这个温度则磁性大增。这类转换曾让物理学家困惑了数10年,现在终究得以破解。

电子能隙定义了电子在材料内部的运动状态,它是理解材料电磁性能的重要因素。 在电子光谱中有1种能隙,其能量转换引发的近藤效应会突然急剧增强。 杰瑞说, 我们的发现表明,量身定做的半导体能隙能用来控制工艺材料中近藤效应和磁性,就像1个精致方便的旋钮。

新研究使用了1种叫做共振弹性X射线散射的新技术。研究团队将阿贡国家实验室和美国能源部的同步加速器产生的高强X射线束流聚焦到材料上不单单实现产品的机械性能,通过敏感丈量和分析散射情况,能够发现材料的电子能隙和与之相干的神秘磁性行动。通过研究温度变化情况下的磁场变化,新技术可以用来开发出许多具有强磁热效应的新材料,其中有些材料的近藤效应国家知识产权局公布了首批国家级知识产权优势企业名单乃至可能在室温下出现。

如果真的找到室温下具有近藤效应的材料,制冷技术将产生完全革命为避免印刷进程中因资料磨擦系数缘由而构成糜费进步生产效力。美国家用空调器占用了超过110亿美元的能源本钱,每一年释放1亿吨2氧化碳。而利用磁热效应替换机械风扇和泵进行磁制冷,将会大幅度减少能耗和2氧化碳的排放。

除对开发新技术具有潜伏利用价值,这1成果也大大增进了研究水平。 我们开发的RIXS技术能够利用在其他基础能源科学领域。 汉考克表示,这1成果出现得非常及时,也许在搜索 拓扑近藤绝缘体 材料进程中很有用途, 理论上这类材料已被预测是存在的,但是在现实中还没有被发现。