Кагоме металл
В физике твердого тела металл кагоме или магнит кагоме представляет собой тип ферромагнитного квантового материала . Атомная решетка в магните кагоме имеет многослойные перекрывающиеся треугольники и большие шестиугольные пустоты, что похоже на кагоме узор в традиционном японском плетении корзин . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Эта геометрия создает плоскую электронную зонную структуру с пересечениями Дирака , в которой динамика низкоэнергетических электронов сильно коррелирует . [ 5 ]
Электроны в металле кагоме испытывают «трехмерный родственник квантового эффекта Холла »: магнитные эффекты требуют, чтобы электроны обтекали треугольники кагоме , что сродни сверхпроводимости . [ 5 ] Это явление возникает во многих материалах при низких температурах и сильном внешнем поле, но, в отличие от сверхпроводимости, известны материалы, в которых эффект сохраняется и в стандартных условиях . [ 5 ] [ 6 ]
Первым обнаруженным магнитом кагоме с исчезающим внешним полем, работающим при комнатной температуре, был интерметаллид. Fe 3 Sn 2 , как показано в 2011 году. [ 7 ] С тех пор были найдены многие другие. Магниты кагоме встречаются в различных кристаллических и магнитных структурах, обычно имеющих 3d решетку кагоме из - переходного металла с периодом в плоскости ~ 5,5 Å. Примеры включают антиферромагнетик. Mn 3 Sn , парамагнетик CoSn , ферримагнетик TbMn 6 Sn 6 , твердый ферромагнетик (и полуметалл Вейля ) Co 3 Sn 2 S 2 и мягкий ферромагнетик. Fe 3 Sn 2 . До 2019 года все известные материалы кагоме содержали тяжелый элемент олово , которое имеет сильную спин-орбитальную связь , но потенциальные изучаемые материалы кагоме (по состоянию на 2019 год) [update]) included magnetically doped Weyl-semimetal Со 2 MnGa , [ 8 ] и класс АВ 3 Сб 5 (А = Cs, Rb, К). [ 9 ] Хотя большинство исследований магнитов кагоме было выполнено на Fe 3 Sn 2 , с тех пор было обнаружено, что FeSn имеет структуру, гораздо более близкую к идеальной решетке кагоме. Фактически [ 10 ]
кагоме Решетка содержит массивные фермионы Дирака , кривизну Берри, запрещенную зону и спин-орбитальную активность, которые способствуют эффекту Холла и электрическим токам с нулевыми потерями энергии. [ 6 ] [ 11 ] [ 12 ] Такое поведение перспективно для развития технологий квантовых вычислений, спиновых сверхпроводников и маломощной электроники. [ 5 ] [ 6 ] В частности, CsV 3 Sb 5 проявляет множество экзотических свойств, включая сверхпроводимость, [ 13 ] топологические состояния и многое другое. [ нечеткий ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Магнитные скирмионные пузырьки были обнаружены в металлах Кагоме в широком диапазоне температур. Например, они наблюдались в Fe 3 Sn 2 при ~200-600 К с использованием ЛПЭМ, но с высоким критическим полем ~0,8 Тл. [ 18 ]
См. также
[ редактировать ]- Гербертсмитит — природный магнит кагоме.
- Магнон – квазичастица со спином 1; квант спиновой волны
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Инь Цзя-Синь (2018). «Гигантская и анизотропная спин-орбитальная перестройка многих тел в сильно коррелированном магните кагоме». Природа . 562 (7725): 91–95. arXiv : 1810.00218 . Бибкод : 2018Natur.562...91Y . дои : 10.1038/s41586-018-0502-7 . ПМИД 30209398 . S2CID 205570556 .
- ^ Ли Янму (2019). «Управление магнитным полем топологического электронного отклика вблизи комнатной температуры в коррелированных магнитах Кагоме». Письма о физических отзывах . 123 (19): 196604. arXiv : 1907.04948 . Бибкод : 2019PhRvL.123s6604L . doi : 10.1103/PhysRevLett.123.196604 . ПМИД 31765205 . S2CID 195886324 .
- ^ Хадка, Дурга (2020). «Аномальные эффекты Холла и Нернста в эпитаксиальных пленках топологического кагомэ-магнита Fe 3 Sn 2 ». Материалы физического обзора . 4 (8): 084203. arXiv : 2008.02202 . Бибкод : 2020PhRvM...4h4203K . doi : 10.1103/PhysRevMaterials.4.084203 . S2CID 220968766 .
- ^ Инь Цзя-Синь (2021). «Исследование топологической квантовой материи с помощью сканирующей туннельной микроскопии». Обзоры природы Физика . 3 (4): 249–263. arXiv : 2103.08646 . Бибкод : 2021НатРП...3..249Y . дои : 10.1038/s42254-021-00293-7 . S2CID 232240545 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Дженнифер Чу (19 марта 2018 г.), «Физики открывают новый квантовый электронный материал» , MIT News , Массачусетский технологический институт
- ^ Перейти обратно: а б с «Электронная структура материала «кагоме»» . БАС . 15 июня 2018 г. Проверено 17 апреля 2020 г.
- ^ Кида Т (2011). «Гигантский аномальный эффект Холла в ферромагнетике Fe 3 Sn 2 — фрустрированном кагоме-металле». J. Phys.: Condens. Иметь значение . 23 (11): 112205. arXiv : 0911.0289 . Бибкод : 2011JPCM...23k2205K . дои : 10.1088/0953-8984/23/11/112205 . ПМИД 21358031 . S2CID 118834551 .
- ^ «Лучшее из двух миров: магнетизм и полуметаллы Вейля» . физ.орг . Сентябрь 2019 года . Проверено 17 апреля 2020 г.
- ^ Ортис, Бренден Р.; Гомес, Лидия К.; Мори, Дженнифер Р.; Винярски, Михал; Борделон, Митчелл; Мангум, Джон С.; Освальд, Иэн WH; Родригес-Ривера, Хосе А.; Нилсон, Джеймс Р.; Уилсон, Стивен Д.; Эртекин, Элиф; МакКуин, Тайрел М.; Тоберер, Эрик С. (16 сентября 2019 г.). «Новые материалы-прототипы кагоме: открытие KV 3 Sb 5 и CsV 3 Sb 5 » . Материалы физического обзора . 3 (9): 094407. doi : 10.1103/PhysRevMaterials.3.094407 . S2CID 204667182 .
- ^ «Исследователи MIT реализовали «идеальную» электронную структуру металла кагоме» . Новости МТИ . 12 декабря 2019 года . Проверено 17 апреля 2020 г.
- ^ «Новый поворот в решетках кагоме» . физ.орг . Проверено 17 апреля 2020 г.
- ^ Он, Линда; Чан Мун К.; Макдональд, Росс Д.; Графф, Дэвид; Кан Мингу; Лю Цзюньвэй; Сузуки Такехито; Комин, Ричард; Фу Лян; Чекельски, Джозеф Г. (25 октября 2019 г.). «Эффект Хааса-ван Альфена коррелированных состояний Дирака в металле Кагоме Fe 3 Sn 2 » . Природные коммуникации . 10 (1): 4870.arXiv : 1809.11159 . Бибкод : 2019NatCo..10.4870Y дои : 10.1038/ s41467-019-12822-1 ISSN 2041-1723 . ПМК 6814717 . ПМИД 31653866 .
- ^ Ортис, Бренден Р.; Тейчер, Сэмюэл М.Л.; Ху Юн; Цзо, Джулия Л.; Сарт, Пол М.; Шуллер, Эмили К.; Абейкун, AM Милинда; Крогстад, Мэтью Дж.; Розенкранц, Стефан; Осборн, Раймонд; Сешадри, Рам; Баленц, Леон ; Он, Цзюньфэн; Уилсон, Стивен Д. (10 декабря 2020 г.). «CsV 3 Sb 5 : A Z 2 Топологический металл Кагоме со сверхпроводящим основным состоянием» . Письма о физических отзывах . 125 (24): 247002. arXiv : 2011.06745 . Бибкод : 2020PhRvL.125x7002O . doi : 10.1103/PhysRevLett.125.247002 . ПМИД 33412053 . S2CID 226955936 .
- ^ Чжао Хэ; Ли Хун; Ортис, Бренден Р.; Тейчер, Сэмюэл М.Л.; Парк, Такамори; Е Мэнсин; Ван Цзыцян; Баленц, Леон ; Уилсон, Стивен Д.; Желькович, Илия (ноябрь 2021 г.). состояний в кагомэ- CsV3Sb5 » сверхпроводнике «Каскад коррелированных электронных . Природа 599 (7884): 216–221. arXiv : 2103.03118 . Бибкод : 2021Nature.599..216Z . дои : 10.1038/s41586-021-03946-w . ISSN 1476-4687 . ПМИД 34587622 . S2CID 232110725 .
- ^ Го Чуньюй; Путцке, Карстен; Коныжева Софья; Хуан Сянвэй; Гутьеррес-Френд, Мартин; Эрреа, Ион; Чэнь Донг; Вергниори, Майя Г.; Фельзер, Клаудия; Фишер, Марк Х.; Нойперт, Титус; Молл, Филип Дж. В. (12 октября 2022 г.). транспорт в зарядоупорядоченном кагоме- CsV3Sb5 » металле «Переключаемый киральный . Природа 611 (7936): 461–466. arXiv : 2203.09593 . Бибкод : 2022Nature.611..461G . дои : 10.1038/ s41586-022-05127-9 ISSN 1476-4687 . ПМЦ 9668744 . ПМИД 36224393 .
- ^ Цзян Юй-Сяо; Инь Цзя-Синь; Деннер, М. Майкл; Шумия, Нана; Ортис, Бренден Р.; Сюй Ган; Гугучия, Зураб; Хэ Цзюньи; Хоссейн, штат Мэриленд Шафаят; Лю Сяосюн; Рафф, Джейкоб; Кауч, Линус; Чжан Сунтянь С.; Чан Гоцин; Белопольский, Илья (октябрь 2021 г.). «Нетрадиционный киральный зарядовый порядок в кагомэ-сверхпроводнике КВ 3 Сб 5 » . Природные материалы . 20 (10): 1353–1357. arXiv : 2012.15709 . Бибкод : 2021NatMa..20.1353J . дои : 10.1038/s41563-021-01034-y . hdl : 10356/155563 . ISSN 1476-4660 . ПМИД 34112979 . S2CID 233872276 .
- ^ ; Ху Бинь; ; Юань Цзе Син Чэнь Хуэй : 222–228 ( 7884 . ) S2CID 238230135 .
- ^ Хоу Чжипенг; Рен Вэйцзюнь; Дин Бэй; Сюй Гуйчжоу; Ван Юэ; Ян Бин; Чжан Цян; Чжан Ин; Лю Энке; Сюй Фэн; Ван Вэньхун (август 2017 г.). «Наблюдение различных и спонтанных магнитных скирмионных пузырьков при комнатной температуре в фрустрированном магните Кагоме с одноосной магнитной анизотропией» . Продвинутые материалы . 29 (29): 1701144. arXiv : 1706.05177 . Бибкод : 2017AdM....2901144H . дои : 10.1002/adma.201701144 . hdl : 10754/624948 . ПМИД 28589629 . S2CID 5370789 .