2012cb821400-g高通量中子散射在凝聚態(tài)物質(zhì)磁相互作用方面的前沿研究

1、項目名稱：高通量中子散射在凝聚態(tài)物質(zhì)磁相互作高通量中子散射在凝聚態(tài)物質(zhì)磁相互作用方面的前沿研究用方面的前沿研究首席科學(xué)家：戴鵬程戴鵬程中國科學(xué)院物理研究所中國科學(xué)院物理研究所起止年限：2012.12016.82012.12016.8依托部門：中國科學(xué)院中國科學(xué)院觀本質(zhì)。在理解微觀本質(zhì)的基礎(chǔ)上，理解能量和時間尺度上多鐵性材料中的相變的動力學(xué)、響應(yīng)函數(shù)和相圖。我們希望通過本項目的研究回答以下幾個問題：1）、這種復(fù)雜的磁有序如何導(dǎo)致鐵電性；2

2、）、多鐵性材料中的磁阻挫是否是觀察到強的磁電效應(yīng)的關(guān)鍵因素；3）、是否真正存在一種理論預(yù)言存在的新的晶格磁激發(fā)電磁元激發(fā)(electromagnon）；4)、確定幾類多鐵性系統(tǒng)中自旋有序結(jié)構(gòu)以及磁相互作用基本參量，著重探究自旋和晶格之間的耦合機制，并通過摻雜、外加壓力和磁場等手段探索控制這類材料磁性和極化狀態(tài)的可能性。3、低、低維磁性中的量子磁性中的量子漲落與幾何阻挫落與幾何阻挫在二維系統(tǒng)中，量子漲落與幾何阻挫相互影響導(dǎo)致了新奇磁性的諸

3、多現(xiàn)象。幾何阻挫磁體由于很大的基態(tài)簡并而不能很好地被常規(guī)的朗道理論來描述。我們將重點解決以下幾個關(guān)鍵問題：1）、對幾類典型的自旋阻挫和低維磁性材料，如二維三角格點和Kagome點陣材料NiGa2S4、NaMnO2、Ca3Co2O6、ZnCu3(OH)6Cl2等，尋找其不同于常規(guī)費米液體理論的新奇的磁性基態(tài)和激發(fā)態(tài)，以及強烈的量子漲落對磁性行為的影響；2）、三角點陣中具有空間各向異性交換相互作用的反鐵磁海森堡模型的基態(tài)以及自旋激發(fā)能譜；3

4、）、強的反鐵磁相互作用是導(dǎo)致無序的磁結(jié)構(gòu)的起因，自旋波的各分支之間存在強的自旋漲落的準(zhǔn)彈性連續(xù)態(tài)的本質(zhì)；4）、確認(rèn)準(zhǔn)一維磁性體系中的自旋電荷分離的存在以及摻雜、高壓、磁場下調(diào)制下發(fā)生的量子相變；5）、幾何阻挫尖晶石結(jié)構(gòu)AB2O4化合物軌道與自旋自由度的耦合效應(yīng)。4、鐵基超基超導(dǎo)體中磁性與超體中磁性與超導(dǎo)電導(dǎo)電性的相互作用。性的相互作用。鐵基超導(dǎo)體的母體是具有靜態(tài)長程有序的反鐵磁體。這自然而然地提出了一個基本問題，即磁性在這些材料的超導(dǎo)電

5、性中所起的作用。中子散射，尤其是非彈性散射可以在解決該問題中發(fā)揮重要作用。理論上來說，磁激發(fā)有可能是這些材料中的超導(dǎo)配對的媒介，這將有別于常規(guī)的BCS配對機制，從而帶來全新的物理。然而，要證明或反證這一點，我們需要在不同系列的鐵基超導(dǎo)體單晶上進行詳盡的中子非彈性散射實驗來尋找這些材料中的磁激發(fā)的共性與異性以及它們與超導(dǎo)電性的關(guān)系。在過去的幾年里，我們在這一方面已經(jīng)開展了大量的工作[李世亮戴鵬程物理38卷(2009年)9期644]，其中的