Diese Entdeckung stellt bestehende Theorien über den Magnetismus in Kagome-Metallen in Frage

Eine Entdeckung von Physikern und Mitarbeitern der Rice University ebnet den Weg für ein neues Verständnis des Magnetismus und der elektronischen Wechselwirkungen in fortschrittlichen Materialien und könnte möglicherweise Technologiebereiche wie Quantencomputer und Hochtemperatur-Supraleiter revolutionieren.

Unter der Leitung von Zheng Ren und Ming Yi formt die Studie des Forschungsteams zu dünnen Eisen-Zinn-Filmen (FeSn) das wissenschaftliche Verständnis von Kagome-Magneten neu, Materialien, die nach einem alten Korbmuster benannt und nach einem einzigartigen, gitterartigen Design strukturiert sind, das erschaffen kann ungewöhnliche Magnete. und elektronisches Verhalten aufgrund quantenzerstörerischer Interferenz der elektronischen Wellenfunktion.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in Natürliche Kommunikation Am 30. Oktober enthüllten sie, dass die magnetischen Eigenschaften von FeSn von lokalisierten Elektronen herrühren und nicht von den beweglichen Elektronen, wie Wissenschaftler zuvor angenommen hatten.

Diese Entdeckung stellt bestehende Theorien über den Magnetismus in Kagome-Metallen in Frage, bei denen man annahm, dass wandernde Elektronen das magnetische Verhalten steuern. Durch die Bereitstellung einer neuen Perspektive auf den Magnetismus könnte die Arbeit des Forschungsteams die Entwicklung von Materialien mit geeigneten Eigenschaften für fortschrittliche technologische Anwendungen wie Quantencomputer und Supraleiter vorantreiben.

„Diese Arbeit soll weitere experimentelle und theoretische Studien zu den neuen Eigenschaften von Quantenmaterialien anregen und unser Verständnis dieser rätselhaften Materialien und ihrer möglichen Anwendungen in der realen Welt vertiefen“, sagte Yi, außerordentlicher Professor für Physik und Astronomie und Seniorprofessor an der Rice University Akademie. Begleiter.

Mithilfe einer fortschrittlichen Technik, die Molekularstrahlepitaxie und winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie kombiniert, erstellten die Forscher hochwertige FeSn-Dünnfilme und analysierten ihre elektronische Struktur. Sie fanden heraus, dass die flachen Bänder des Kagome selbst bei hohen Temperaturen gespalten blieben, was darauf hindeutet, dass lokalisierte Elektronen den Magnetismus im Material antreiben. Dieser elektronische Korrelationseffekt verleiht dem Verständnis, wie das Verhalten von Elektronen die magnetischen Eigenschaften von Kagome-Magneten beeinflusst, eine neue Komplexitätsebene.

Die Studie ergab außerdem, dass einige elektronische Orbitale stärkere Wechselwirkungen aufwiesen als andere, ein Phänomen, das als bandselektive Renormierung bekannt ist und zuvor bei Supraleitern auf Eisenbasis beobachtet wurde. Dies bietet eine neue Perspektive darauf, wie elektronische Wechselwirkungen das Verhalten von Kagome-Magneten beeinflussen.

„Unsere Studie verdeutlicht das komplexe Zusammenspiel zwischen Magnetismus und elektronischen Korrelationen in Kagome-Magneten und legt nahe, dass diese Effekte bei der Gestaltung ihres Gesamtverhaltens nicht zu vernachlässigen sind“, sagte Ren, ein Juniormitglied der Rice Academy.

Die Forschung fördert nicht nur das Verständnis von FeSn, sondern hat auch weitreichendere Auswirkungen auf Materialien mit ähnlichen Eigenschaften. Kenntnisse über Flachbänder und elektronische Korrelationen könnten die Entwicklung neuer Technologien wie Hochtemperatursupraleiter und topologisches Quantencomputing beeinflussen, bei denen die Wechselwirkung von Magnetismus und topologischen Flachbändern Quantenzustände erzeugt, die als Gatter-Quantenlogiken verwendet werden können.