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孙学峰课题组在低维量子磁性材料的极低温输运性质研究方面取得新进展

时间:2009-04-29 04:56:00 来源:合肥微尺度物质科学国家实验室|http://www.hfnl.ustc.edu.cn
  最近,合肥微尺度物质科学国家实验室低维物理与化学研究部孙学峰教授的课题组在具有磁振子玻色-爱因斯坦凝聚的低维量子磁性材料中首次观测到显著的磁振子热传导贡献。这一研究成果发表在2009年4月24日出版的《物理评论快报》上 [PHYSICAL REVIEW LETTERS 102, 167202 (2009)]。
  玻色-爱因斯坦凝聚是具有玻色统计的多粒子系统在绝对零度附近所产生的一种宏观量子状态,最早在4He的超流体和碱金属冷原子中被观察到。人们很早就从理论上预言,量子磁体中的元激发-磁振子(magnon)由于具有玻色统计,在一定情况下也可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。随着对低维量子磁性材料实验研究的不断深入,近年来确实有不少实验证据显示出磁振子玻色-爱因斯坦凝聚的可能性,并引起了学术界的广泛兴趣。
  低维量子磁体的磁振子玻色-爱因斯坦凝聚可能发生于极低温下强磁场诱导的自旋能隙至反铁磁长程序的量子相变,其中反铁磁长程序即对应于磁振子玻色-爱因斯坦凝聚态。目前对其实验研究主要集中于利用中子散射和极低温磁化率的测量,以探测磁激发的色散关系和磁场-温度相变曲线的标度规律为主要手段。而孙学峰课题组指出4He超流体的一个显著特征是具有极强的热传导能力,因此在磁场诱导的量子反铁磁长程有序态下观测磁振子热传导的显著增强将是对磁振子玻色-爱因斯坦凝聚态图像的重要支持。他们通过对准一维有机磁性材料NiCl2-4SC(NH2)2的极低温强磁场下各向异性热导率的细致研究,证实了这一设想,从而表明磁振子玻色-爱因斯坦凝聚与传统的玻色-爱因斯坦凝聚存在直接的对应关系,并为磁振子玻色-爱因斯坦凝聚提供了新的实验证据。
  该工作得到了中国科学院、科技部和国家自然科学基金委的资助。

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