量子自旋液体基态首次观测到了

日期： 2022-05-17

浏览次数: 438

来源：科技日报

由来自美国、德国和加拿大的科学家组成的国际科研团队在最新一期《物理评论X》杂志上撰文称，他们在磁性材料Ce2Zr2O7上首次观测到了“量子自旋液体基态”，最新研究有望为量子计算机设计开辟新方向。

自旋是电子拥有的与旋转有关的内部特性，正是自旋使磁铁内的材料具有磁性。在某些材料内，自旋会导致结构紊乱，类似于液体中的分子，因此有“自旋液体”这一说法。自旋液体的主要特征是，即使冷却到绝对零度（零下273摄氏度），它们仍保持无序状态，这是因为随着材料冷却，自旋方向持续波动，而非像传统磁铁那样在固态中稳定下来（在传统磁铁内，所有自旋都是对齐的）。

研究人员解释称，把一个电子想象成一个指向上或下的小指南针。在传统磁铁中，电子自旋都指向同一个方向，向上或向下，形成所谓的“铁磁相”。但在量子自旋液体内，电子置于一个三角形晶格中，形成三角形，其特征是强烈的湍流干扰了它们的顺序，结果是一个纠缠波函数，没有磁序。

最新研究负责人、蒙特利尔大学物理学教授安德里亚·比安奇解释说：“当添加第三个电子时，电子自旋无法对齐，因为两个相邻电子的自旋相反，这就产生了我们所说的磁阻挫。而这种基态这会产生激发，即使在非常低的温度下，也能维持自旋的无序，从而维持液态。”

比安奇表示，Ce2Zr2O7是一种具有磁性的铈基材料，此前科学家已经制造出了这种化合物，新研究是以一种独特的纯净形式制造它，他们使用在光学炉中熔化的样品制造出了近乎完美的三角形原子排列，然后检查量子态。结果表明，正是这个近乎完美的三角形，使他们在Ce2Zr2O7中制造出了磁阻挫。

比安奇说：“我们的测量结果显示，粒子函数重叠，因此没有经典磁序的明显迹象。此外，我们还观察到自旋方向不断波动的分布，这是自旋液体和磁阻挫的特征，这表明我们所创造的材料在低温下表现得像真正的自旋液体。”

在通过计算机模拟证实这些观察结果后，研究小组得出结论，他们确实观测到了一种前所未见的量子态——量子自旋液体基态。（记者刘霞）

上一篇：研究新工具揭示了意想不到的半导体特性下一篇：上海市稀土协会会长张修江一行赴赣州高新区学习交流考察

Hot News / 相关推荐

三重动态网络整合了稳健力学、快速自愈和通过镧系配位实现可调发光

2026 - 09 - 03

点击次数: 45

来源：X-MOL共价可适应网络因其在可持续材料设计中的潜力而备受关注，但它们常常难以平衡机械稳健性与高效的自愈能力，或缺乏集成的光功能性。本文介绍通过三能级动态网络策略构建的鑭系配位超分子聚合物（Ln-Bpy-HTIP）。羟基端聚丁二烯（HTPB）软段的链间相互作用和纠缠结构作为基本承载层（I 级），聚氨酯氢键作为能量耗散和可重构层（II 级），镧系-双吡啶配位键则作为动态交联层（III 级）和发...

一系列新镧系 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸镧酸，具有游离吡啶位点

2026 - 09 - 02

点击次数: 65

来源：X-MOL一系列新的鑭系物 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸盐 [Ln2（phen）2（bpdc）3（H2O）2]n {Ln= Sm （1）， Eu （2）， Gd （3）， Tb （4）， Dy （5）， Ho （6）， Er （7）， Tm （8）;phen = 1,10-苯舧啶;H2bpdc = 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸}，通过π共轭苯作为色团进行热液合成并结构表征。1∼8...

镧系钛簇家族的新成员：Janus纳米簇及其在光学成像和光动力疗法中的应用

2026 - 09 - 02

点击次数: 67

来源：X-MOL本研究发现了一种新型低对称性镧系钛簇（Ln4Ti14），其簇核具有Janus分布。Ln4Ti14纳米簇通过逐步组装形成，并被致密的配体保护层包裹，从而确保其在溶液中的稳定性。通过改变Ln(III)离子，可以轻松控制能量转移路径，从而实现高分辨率生物光学成像和光动力疗法（PDT）之间的切换。具体而言，Eu4Ti14具有高效的天线效应，能够发出明亮的Eu(III)特征发射，并可用于活细...

功能化铈氧化物纳米颗粒的生物学应用

2026 - 09 - 01

点击次数: 84

来源：X-MOL纳米技术的快速扩展和进步为多种疾病的诊断和治疗带来了潜在应用。近年来，由于铈氧化纳米颗粒（CeO2 NPs）具有独特的物理和化学特性，如高抗氧化活性、酶类模拟活性和良好的生物相容性，已被广泛研究和应用于生物系统。本综述总结了功能化 CeO2 NP 在抗癌活性、抗感染、抗炎、抗氧化活性、伤口愈合、神经保护及影像应用领域的最新研究进展。研究探讨了其作用机制及潜在的临床应用前景，以及关于...