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最新的一期science中,中国人民大学理学院物理学系于伟强课题组和俞榕课题组、美国波士顿大学 Anders W. Sandvik 课题组、中国科学院物理研究所李世亮课题组等合作,在一种准二维阻挫量子磁性材料中,借助高压、强磁场、极低温的调控和核磁共振谱学测试,发现了一种超越朗道相变理论范式的新型量子相变现象,即解禁闭量子临界,并首次给出了解禁闭量子临界点附近量子临界行为的确凿实验证据。论文以题为“Proximate deconfined quantum critical point in SrCu2(BO3)2”于2023年5月26日发表在Science上。该论文是中国人民大学首次以第一完成单位在Science正刊上发表的科研论文。

论文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adc9487

禁闭量子临界点(DQCP)代表了量子物质研究的范式转变,为有序-有序跃迁提供了“超越朗道”的现象。然而,它的实验性实现仍然难以捉摸。利用对量子磁体SrCu2(BO3)2的高压11B核磁共振测量,证明了在1.8GPa以上的磁场诱导的片状单重态到反铁磁跃迁,其温度特别低(Tc≈0.07K)。跃迁的一阶特征随着压力的增加而减弱,在2.4GPa最高压力下观察到量子临界标度。在模型计算的支持下,认为这些观测结果可以用诱导临界量子涨落的近似DQCP和阶参数的涌现O(3)对称性来解释。该发现为DQCP的研究提供了一个具体的实验平台。

图一:a SrCu2(BO3)2材料的原子结构;b 2.1万大气压下磁场驱动的价键固体态(PS)——反铁磁态(AFM)的量子相变相图;c 2.4万大气压下核磁共振自旋晶格弛豫率1/T1呈现的量子临界标度行为。

图二:a 理论相图;b-d 理论模型中价键固体序参量分别在价键固体态、相变点与反铁磁相中的分布,其中相变点处的平台型分布表明系统存在增强的O(3)对称性

本工作为解禁闭量子临界的存在提供了坚实的实验基础,同时为阻挫量子磁性与量子临界的研究注入了新的活力,预期对凝聚态物理新范式的建立起到促进作用。

来源:综合自中国人民大学、Science论文。

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