浙江大学研究小组首次发现铁磁量子临界点的证据

最近，浙江大学教授袁等人首次发现了纯重费米子化合物中的铁磁量子临界点，并观察到了奇怪的金属行为。这一发现打破了铁磁性量子临界点不存在的传统观念，并将奇怪的金属行为扩展到铁磁性量子临界材料。相关结果于3月5日发表在《自然》在线版上。袁邱慧说，这项工作不仅为量子相变研究开辟了新的方向，而且将铜基高温超导和反铁磁重费米子材料中观察到的奇怪金属行为扩展到铁磁系统。由于超导性和量子相变往往密切相关，铁磁量子临界点的发现也可以促进超导性的研究。
“重费米子系统具有丰富的物理内涵，表现出独特的量子现象。它是研究导数量子态和量子相变的理想材料系统重费米子的研究需要严格的材料和实验条件，但它也不时给学术界带来惊喜。”袁对说物质的状态可以从一个阶段变化到另一个阶段。这个过程被称为相变磁性量子相变是研究最广泛的量子相变类型铁磁体和反铁磁体是研究最多的磁性材料。随着温度的升高，磁性材料在一定温度下通常会发生磁相变，导致材料失去磁性。已经发现反铁磁量子临界点广泛存在于强关联电子系统中，如重费米子系统、铁基超导体和有机超导体。在诸如磁场、压力或掺杂等参数的控制下，这些材料中的反铁磁转变温度可以逐渐被抑制到绝对零度，并且在反铁磁临界点附近发生超导和奇异金属行为。人们对铁磁性材料中是否存在量子临界点抱有同样的好奇心，但是还没有发现它存在的确凿证据。袁·邱慧的团队在尝试了各种材料系统之后，终于在重费米子材料上取得了重大突破。他们通过不断优化样品制备条件合成了高质量的单晶样品，并通过压力调节发现系统中存在铁磁量子临界点。
这是第一个确凿的实验证据，证明量子临界点存在于纯铁磁性材料系统中，并且观察到类似于高温超导体的奇怪金属行为:当温度接近绝对零度时，低温电阻随温度线性变化，比热系数随温度成对数发散这些发现为研究铁磁量子相变和揭示长期困扰人们的奇怪金属行为开辟了新的方向。