写于 2017-03-17 01:19:33| 金沙平台| 总汇

这幅图像是艺术家对人造氧化物异质结构中钛原子的概念,揭示了斯坦福同步辐射光源的探测X射线束的磁性 - 即使在正常情况下钛也不是磁性的Greg Stewart / SLAC In SLAC国家加速器实验室的研究人员最近发表的一项研究证明,LaAlO3 / SrTiO3异质结构中的磁性来自钛原子SLAC和斯坦福的科学家们在斯坦福同步辐射光源(SSRL)上使用了精细调制的X射线来确定当两种材料夹在一起时出现的神秘磁力的来源为什么这是神秘的

两种材料都没有显示出一丝磁性这两种材料都是钙钛矿,这是一种矿物氧化物,其独特的电子特性引起了科学家的极大兴趣

钙钛矿已经有各种各样的工业用途,研究人员正忙着设法改造一些其中 - 例如高温超导体 - 变成可以改变我们的能源网格或帮助创造环保燃料的材料这些特殊的钙钛矿被称为LAO(氧化镧铝)和STO(锶钛氧化物),两者都是绝缘体但是当夹在一起时,所产生的“异质结构”可以在材料相遇的界面处导电

事实上,当冷却到接近绝对零度时,这种异质结构变成超导体,在没有任何阻力的情况下导电

更令人费解的是,它显示出磁性质

LAO和STO相遇的时刻 - 既不是物质也不是单独存在的东西,甚至是w母鸡掺杂杂质来调节它的特性哪个特定的原子获得了这个新特性

这就是研究人员想要学习的内容,他们的研究结果本周出现在Nature Materials中

研究人员研究了样本异质结构,每个结构都是STO基底上极薄的LAO层

样本由Harold Hwang组成

斯坦福材料与能源科学研究所(SIMES),SLAC-Stanford联合研究所Hwang是这种异质结构的专家;他已经研究了十年SSRL职员科学家Jun-Sik Lee说该组依赖于SSRL X射线的一个非常重要的特性:它们可以被调谐到恰当的波长以探测特定元素的特性换句话说,研究人员可以使用X射线仅观察异质结构的STO切片中的钛,或者只看氧气

他们的调查指出了一个罪魁祸首“我们已经证明了磁性来自钛原子,”李说,尽管如此

究竟是什么导致这种基本属性的变化尚不清楚更重要的是,磁性产生于钛原子的“基态”,当它们处于最低能量时事实上,研究人员在钛原子中追求所有的磁性从低至10开尔文,高于绝对零度10度这是有趣的,李说,因为STO钛的这种磁性基态的结构与它能够的结构相同过渡到超导体这暗示了LAO / STO界面可能表现出另一种非传统行为的可能性:磁性和超导性共存,这种可能性,李说,“在我们对物理学的传统理解中是非常不寻常的”其中一个特征是超导体是它排斥磁场的方式不幸的是,研究人员无法在足够低的温度下研究磁性钛,从而导致异质结构转变为超导性

然而,他们的研究确实支持SIMES成员Kathryn Moler的研究,发表于Nature物理学在2011年,她的研究团队在LAO / STO界面检测到了超导和磁性Hwang指出,即使经过全球许多团体近十年的调查,这个看似简单的界面仍然会产生新的惊喜“其中一个梦想我们的领域是'材料设计'的概念,“他说d“我们希望这些关于意外突现现象的研究,例如这里的磁性,可以导致我们可以预测地设计出人工异质结构特性的理解“SLAC主任,这项工作的合着者Kao Chi-Chang Kao强调了SLAC和斯坦福大学成员之间的紧密合作”该合作始于Harold组织的一系列会议,以介绍他的小组的研究,这是一个适合一起解决的工作的典型例子,将SLAC独特的资源(如SSRL)应用于SLAC和斯坦福社区的科学问题,“他说”还有很多其他的例子,我希望能够促进他们中的更多人向前迈进“至于接下来的步骤,李刚刚笑了起来”接下来有很多步骤,“他说”我们已经向每个人传达了一个非常大的问题我们已经说过,'好吧,我们得到了这个结果 - 现在我们都有很多功课要做''出版物:JS Lee等,“LaAlO3 / SrTiO3界面的钛dxy铁磁性”,Nature Materials,(2013); doi:101038 / nmat3674消息来源:Lori Ann White,SLAC国家加速器实验室图片:Greg Stewart / SLAC