We report the crystal growth and structural and magnetic properties of quasi two-dimensional $S=1/2$ quantum magnet Cu[C$_6$H$_2$(COO)$_4$][H$_3$N-(CH$_2$)$_2$-NH$_3$]$\cdot$3H$_2$O. It is found to crystallize in a monoclinic structure with space group $C2/m$. The CuO$_4$ plaquettes are connected into a two-dimensional framework in the $ab$-plane through the anions of [C$_6$H$_2$(COO)$_4$]$^{4-}$ (pyromellitic acid). The [H$_3$N-(CH$_2$)$_2$-NH$_3$]$^{2+}$$\cdot$3H$_2$O groups are located between the layers and provide a weak interlayer connection via hydrogen (H...O) bonds. The temperature dependent magnetic susceptibility is well described by $S=1/2$ frustrated square lattice ($J_1-J_2$) model with nearest-neighbor interaction $J_1/k_{\rm B} \simeq 5.35$ K and next-nearest-neighbor interaction $J_2/k_{\rm B} \simeq -0.01$ K. Even, our analysis using frustrated rectangular lattice ($J_{1a,b}-J_2$) model confirms almost isotropic nearest-neighbour interactions ($J_{\rm 1a}/k_{\rm B} \simeq 5.31$ K and $J_{\rm 1b}/k_{\rm B} \simeq 5.38$ K) in the $ab$-plane and $J_2/k_{\rm B}\simeq-0.24$ K. Further, the isothermal magnetization at $T=1.9$ K is also well described by a non-frustrated square lattice model with $J_1/k_{\rm B} \simeq 5.2$ K. Based on the $J_2/J_1$ ratio, the compound can be placed in the Néel antiferromagnetic state of the $J_1 - J_2$ phase diagram. No signature of magnetic long-range-order was detected down to 2 K.
Enhanced magnetism, memory and aging in Gold-Iron oxide nanoparticle composites
在这份报告中,我们提出了系统的磁性研究纯氧化铁纳米粒子和金氧化铁纳米复合材料,增加金颗粒尺寸/含量。对于这些样品的磁性研究,我们测量了:(1)零场冷却(ZFC)和场冷却(FC)磁化,(2)交流磁化率,(3)在各种温度下磁化与场的关系,(4)在固定温度下对于各种等待时间tw的热剩磁磁化弛豫(TRM)和零场冷却磁化弛豫(ZFCM)以研究老化效应,(5)磁化记忆效应;(6)交换偏压随冷场的变化。详细的磁性测量分析表明,纯Fe 3 O 4纳米粒子样品的行为像一个超顺磁性和掺入金(Au)纳米粒子的纳米复合材料系统慢慢演变从超顺磁性超自旋玻璃态。随着Au纳米颗粒尺寸/含量的增加,记忆和老化效应增强。在这项研究中,最重要的观察是与金纳米粒子的掺入的磁化强度的增强。这种增强作用随着纳米复合材料中Au含量的增加而增加。我们已经解释了由于在Au/磁性颗粒界面处形成大的轨道磁矩而导致这种磁化强度增强的原因。
Insights into the room temperature magnetism of ZnO/Co3O4 mixtures
ZnO基稀磁半导体室温类铁磁行为的起源仍然是一个不清楚的话题。本工作集中在外观的RT磁矩在刚刚混合的ZnO/Co 3 O 4混合物未经热处理。在这项研究中,它表明,磁性似乎是有关的Co 3 O 4纳米粒子的表面还原,其中,反铁磁Co 3 O 4纳米粒子(核心)被包围的CoO-样壳。这种奇异的表面磁性也在其他含有半导体(如TiO 2)和绝缘体(如Al 2 O 3)的混合物中发现。
Topological magnetic materials of the (MnSb$_2$Te$_4$)$\cdot$(Sb$_2$Te$_3$)$_n$ van der Waals compounds family
结合范德华晶体的强磁性、强自旋轨道耦合和独特的厚度依赖性,可以实现新的自旋电子学应用。在这里,使用密度泛函理论,我们提出了(MnSb $_2$ Te $_4$)$\cdot$(Sb $_2$ Te $_3$)$_n$家庭的化学计量范德华化合物,港口多个拓扑非平凡的磁性相。在基态,该家族的前三个成员,即MnSb $_2$ Te $_4$,($n=0$),MnSb $_4$ Te $_7$,($n=1$)和MnSb $_6$ Te $_{10}$,($n=2$)是3D反铁磁拓扑绝缘体(AFMTIs),而对于$n \geq 3$,形成了特殊相,其中非平凡的拓扑秩序共存的解耦的2D铁磁体,其磁化随机点沿第三方向的系统中的部分磁无序。此外,由于弱的层间交换耦合,这些材料可以被场驱动到FM Weyl半金属($n=0$)或FM轴子绝缘体状态($n \geq 1$)。最后,在两个维度上,我们揭示了这些系统,以显示内在的量子反常霍尔和AFM轴子绝缘体状态,以及量子霍尔状态,在外部磁场下实现,但没有朗道能级。我们的研究结果提供了一个坚实的计算证明,MnSb $_2$ Te $_4$,是不是拓扑平凡的,因为以前被认为是打开的可能性,实现了丰富的拓扑非平凡状态(MnSb $_2$ Te $_4$)$\cdot$(Sb $_2$ Te $_3$)$_n$家庭。
Large Enhancement of Ferro-Magnetism under Collective Strong Coupling of YBCO Nanoparticles
在过去的十年里,真空极限下的轻物质强耦合已经被证明可以增强材料的性能。已知氧化物纳米颗粒由于晶格中的空位而表现出弱铁磁性。在这里,我们报告了在室温下协同强耦合下YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-x}$纳米颗粒的铁磁性增强了700倍。磁矩达到0.90 $μ_{\rm B}$ /mol,在低温下与$_2$ O $_3$超导性竞争。这种在室温下的强铁磁性表明,强耦合是开发下一代磁性和自旋电子纳米器件的新工具。
Direct determination of the zero-field splitting for Fe$^{3+}$ ion in a synthetic polymorph of the oxalate mineral stepanovite NaMgFe(C$_2$O$_4$)$_3\cdot$9H$_2$O: a natural MOF
采用非弹性中子散射(INS)、比热和磁化强度分析方法研究了准二维天然金属有机骨架材料--透辉石NaMgFe(C $_2$ O $_4$)$_3\cdot$ 9 H $_2$ O的磁性。在0.5K以下,没有观测到长程磁序。INS谱在基温下能量转移为0.028(1)和0.050(1)meV处出现了两个无色散激发,它们是由Fe $^{3+}$离子的PDMATHBMP = 5/2基态多重态的零场分裂之间的磁跃迁产生的。对INS结果的进一步分析表明,Fe离子$^{3+}$具有易轴各向异性,轴向各向异性参数$D$ = $-$ = 0.0128(5)meV,菱形参数$E$ = 0.0014(5)meV。低温磁比热在零场下的向上行为和磁场下的类肖特基峰进一步支持了INS的结果。我们的研究结果清楚地揭示了磁地面和激发态的这种stepanovite多晶型。
Realising square and diamond lattice $S=1/2$ Heisenberg antiferromagnet models in the $α$ and $β$ phases of the coordination framework, KTi(C$_2$O$_4$)$_2\cdot$\textit{x}H$_2$O
本文报道了$S=1/2$ Ti $^{3+}$配位框架的两种准多晶型物KTi(C $_2$ O $_4$)$_2\cdot$ xH $_2$ O的晶体结构和磁性。对$α$ -KTi(C $_2$ O $_4$)$_2\cdot$ xH $_2$ O的单晶X射线和粉末中子衍射测量证实了其结构为四方$I4/mcm$空间群,Ti $^{3+}$离子呈正方形平面排列。磁力测量和比热测量揭示了弱的反铁磁相互作用,$J_1\approx7$ K和$J_2/J_1=0.11$表明最近邻和次最近邻相互作用的轻微挫折。低于$1.8$ K,$α$经历了一个过渡到G型反铁磁秩序与磁矩沿$c$轴的四重结构。在$α$中的Ti $^{3+}$的有序矩被从其仅自旋值抑制到$0.62(3)~μ_B$,从而验证了系统内磁相互作用的二维性质。另一方面,$β$ -KTi(C $_2$ O $_4$)$_2\cdot$ 2 H $_2$ O在六方$P6_222$结构内实现了Ti $^{3+}$矩的三维类金刚石磁性网络。一个反铁磁交换耦合的$J\approx54$ K -一个数量级大于$α$ -从磁力和比热数据提取。$β$在$T_N=28$ K处经历Néel排序,磁矩在$ab$平面内对齐,并且每个Ti $^{3+}$的$0.79~μ_B$的有序矩略微降低。通过密度泛函理论计算,我们解决了$α$和$β$伪多晶型物之间的交换参…
利用LSDA+U能带结构计算发现,新型一维钴酸盐Ca $_3$ Co $_2$ O $_6$不是铁磁半金属,而是Mott绝缘体.八面体和三角形的钴离子形式上都是三价的,八面体处于低自旋状态,三角形处于高自旋状态。自旋-轨道耦合的引入导致了异常配位的三角Co占据了少数自旋$d_{2}$轨道,产生了巨大的轨道矩(1.57 $μ_{B}$)。它还导致了一个非常大的磁晶各向异性(70 meV),解释了为什么磁性是高度伊辛样。氧空穴的作用,携带的诱导磁矩为0.13 $μ_{B}$每氧,交换相互作用进行了讨论。
Complex Transport and Magnetism in Inhomogeneous Mixed Valence Ce$_3$Ir$_4$Ge$_{13}$
我们报告发现的Ce $_3$ Ir $_4$ Ge $_{13}$,一个新的Remeika相化合物具有复杂的阵列的结构,电子和磁性。X射线单晶衍射结果表明,Ce $_3$ Ir $_4$ Ge $_{13}$以四方畸变的$I4_1/amd$空间群形成。电阻率几乎是温度无关的超过三十年的温度,从0.4 K到400 K,而霍尔系数测量是一致的低载流子半金属。磁化率测量揭示了$μ^{\text{exp}}_{\text{eff}} = 1.87 μ_B$ /Ce的有效矩,表明该材料具有磁性Ce $^{3+}$和非磁性Ce $^{4+}$的混合物。在冷却时,Ce $_3$ Ir $_4$ Ge $_{13}$首先进入低于$T_{\text{SRO}}=10$ K的短程磁有序状态,其特征在于磁化率偏离居里-外斯行为和宽场独立热容异常。在较低的温度下,我们观察到第二个,更尖锐的峰值在热容量在$T^* = 1.7$ K,同时分裂的场冷却和零场冷却的磁化率。$T^*$的小电阻率下降表明自旋无序散射的损失与磁有序或自旋冻结转变一致。因此,Ce $_3$ Ir $_4$ Ge $_{13}$是具有复杂的热力学和输运性质的非均匀混合价化合物的罕见例子。
Pairing-induced Momentum-space Magnetism and Its Implication In Optical Anomalous Hall Effect In Chiral Superconductors
CAS Key Laboratory of Strongly-Coupled Quantum Matter Physics, and Department of Physics, University of Science and Technology of China(中国科学院强耦合量子物质物理重点实验室,中国科学技术大学物理学院);ICQD, Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale, University of Science and Technology of China(中国科学院微观量子器件研究所,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心);Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学合肥国家实验室)
Absence of a pressure gap and atomistic mechanism of the oxidation of pure Co nanoparticles
我们提出了一个详细的原子图片的Co纳米粒子的氧化机制及其对磁性的影响,通过实验以下的演变的结构,化学成分,和磁性的个人,气相生长的Co纳米粒子在受控氧化。早期氧化发生在两步过程中,其特征在于:(i)初始形成随机分布在纳米颗粒表面的小CoO微晶,直到它们的聚结导致氧化物壳的结构完整和金属核的钝化;(ii)CoO壳逐渐转化为Co 3 O 4,伴随着由于纳米级Kirkendall效应而形成的空隙。Co纳米颗粒在阶段(i)期间保持对氧的高度反应性,证明不存在压力间隙,由此假定在低压下的低反应性。我们的研究结果提供了一个重要的基准,为更好地了解氧化钴纳米粒子的磁性,其催化反应中的性能具有潜在的影响。
Exotic magnetism in the alkali sesquoxides Rb4O6 and Cs4O6
在各种碱金属氧化物中,特别感兴趣的是倍半氧化物Rb_4O_6和Cs_4O_6。电子结构计算使用本地自旋密度近似预测,Rb 4 O 6应该是一个半金属铁磁体,这是后来矛盾时,实验研究的温度依赖的磁化强度的Rb 4 O 6显示低温磁转变和零场冷却(ZFC)和场冷却(FC)测量之间的差异。这种行为从自旋玻璃和受抑系统中已知。Rb 4 O 6和Cs4 O 6包含两种不同类型的二氧阴离子,超氧阴离子和过氧化物阴离子。过氧化氢阴离子不含未成对电子,而过氧化氢阴离子在反键π *-轨道中含有未成对电子。高电子局域化(窄带)表明,电子相关性是非常重要的,在这些开壳层p-电子系统。相关性和电荷排序,由于混合价呈现p-电子为基础的阴离子磁序可能在倍半氧化物。在这项工作中,我们提出了一个实验比较的Rb_4O_6和相关的Cs_4O_6。使用粉末X射线衍射验证晶体结构。这两种化合物的混合价确认使用拉曼光谱,和随时间变化的磁化实验表明,这两种化合物显示磁挫折,以前只知道从d-和f-电子系统的功能。
Unconventional Mixed-Parity Magnetism in Rare-Earth Tetraborides
Chungnam National University(忠南国立大学);Institute for Sciences of the Universe, Chungnam National University(忠南国立大学宇宙科学研究所);Korea Military Academy(韩国军事学院);Kyungpook National University(庆北国立大学)