时间空间反演对称同时破缺模型材料的发现

作者: 靳常青、望贤成团队

来源: 中科院物理所

发布日期: 2022-03-10 13:38:14

中国科学院物理研究所团队发现了一种新的铁性有序材料Ba6Cr2S10,该材料具有同时破坏时间和空间反演对称性的特性,为研究铁涡性质提供了新的模型载体。

对称性破缺是物质科学研究范式的基本要素之一,铁性功能材料具有重要且极为广泛的应用价值,铁性序主要包括磁有序、铁电序和铁弹序。磁有序呈现时间反演对称性破缺;铁电序呈现空间反演对称性破缺;在铁弹序中,体系仍保留时间和空间反演对称性;铁涡序作为一类新的铁性有序将同时破坏时间和空间反演对称性。

正是由于铁涡序的特殊反演对称性破缺,体系存在较强的磁电耦合效应;同时由于铁涡畴的存在,具有铁涡序材料在磁电相互调控等信息技术领域具有潜在的应用前景。一维体系结构简单,物理图像简洁直观,易于构建理论模型。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件物理重点实验室靳常青、望贤成团队专注于高压合成新技术的研发和应用,运用先进的高压极端条件制备技术,近几年设计、研制、发现了多个系列具有准一维自旋链及导电链结构的新材料和新物性。最近该团队在准一维材料研制方面又取得重要进展,运用高压制备技术,望贤成副研究员带领张俊博士发现了结构二聚化的准一维自旋链新材料Ba6Cr2S10。

实验研究结果表明材料的CrS6自旋链在c轴方向为二聚化结构;长程磁有序温度以下,自旋限制在ab面内,在ab面内呈现铁磁性排列,沿c方向为反铁磁排列。低温下Ba6Cr2S10的磁点群为mm'2',该点群不存在时间和空间反演对称性操作,并允许(反)铁磁序、铁电序和铁涡序共存。

以上研究工作近期发表在Advanced Materials 34, 2106728 (2022)上,该研究得到基金委和科技部项目的资助。

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