科学家在一张原子中见证了一种罕见的量子舞

电力和磁性通常被视为材料中的单独力。实际上,他们有时会互相干扰。但是,台湾大学的科学家已经做出了令人兴奋的发现:在一种特殊的超薄材料中,电力和磁性实际上可以以一种非常不寻常和强大的方式进行合作,即使在室温下也是如此。研究的材料[…]邮政科学家在一张原子中见证了一种罕见的量子舞,首先出现在知识科学报告中。

来源:Knowridge科学报告
室温二维铁磁体 Fe5GeTe2 中原子级电荷调制的可视化。图片来源:国立台湾大学。

电和磁通常被视为材料中的独立力。事实上,它们有时会互相干扰。

但国立台湾大学的科学家有了一个令人兴奋的发现:在一种特殊的超薄材料中,电和磁实际上可以以一种非常不寻常且强大的方式合作——即使在室温下也是如此。

研究的材料称为 Fe₅GeTe₂,一种新型二维 (2D) 铁磁体。

这意味着它只有几个原子厚,并且在室温下仍然表现出磁性——这是相当罕见的。

Fe₅GeTe2 的独特之处在于其铁原子的行为方式。携带电流的电子也负责材料的磁性。这种不寻常的重叠使得电磁效应比大多数材料更紧密地相互作用。

使用一种称为扫描隧道显微镜 (STM) 的先进成像工具,研究人员能够放大并查看原子水平上发生的情况。他们的发现是非凡的。

三种不同的量子效应——电荷密度波 (CDW)、近藤效应和铁磁性——都发生在同一区域。更令人惊讶的是,他们并不是独立行动。相反,它们在空间上同步,形成共享的重复模式。

这种图案被称为 √3 × √3 超晶格,它由材料中特定类型的铁原子组织而成。

科学家们之前只预测过看到这三种量子态和谐地排列在一起,但这项研究标志着第一次直接观察到它。

这一发现是量子材料研究向前迈出的一大步。它挑战了电学特性和磁学特性必须竞争或保持分离的传统观念。相反,它表明它们实际上可以在适当的条件下相互增强。