中国科研团队发现拓扑激发巨大磁卡效应 提出一种极低温制冷新机理
中新网北京9月13日电 (记者 孙自法)记者9月13日从中国科学院大学(国科大)获悉,中国科研团队运用先进的有限温度张量网络态方法,经大规模计算完整地给出铁磁与反铁磁情形下吉塔耶夫(Kitaev)蜂巢晶格模型的温度-磁场相图,研究发现由拓扑激发所引发的巨大磁卡效应,并提出一种无需利用液氦的极低温制冷新机理。
这项基础物理研究领域重要研究成果,由国科大苏刚教授团队和中国科学院理论物理研究所李伟研究员团队合作完成,为吉塔耶夫磁体可能的应用指明了新方向,相关研究论文已在国际学术期刊《自然-通讯》发表。
研究团队介绍说,在部分顺磁盐中,学界发现其自由磁性离子会引发显著的磁卡效应,可利用顺磁盐水合物通过绝热去磁来达成亚开温区的低温制冷,当前传统的绝热去磁制冷大多采用这一技术路线。不过,尽管利用顺磁盐制冷的效率较高,然而顺磁盐存在磁性离子密度较低、含水结构导致的化学稳定性较差、热导率较低以及具有腐蚀性等固有缺陷,这在很大程度上限制了顺磁盐作为制冷工质在实际应用中的表现。
阻挫量子磁体通常具备较高的磁性离子密度、强烈的自旋涨落以及磁激发带来的增强热导等,并且材料结构稳定,可作为新型的磁制冷工质,有望实现极低温的固态制冷。吉塔耶夫量子自旋液体由于阻挫效应与量子涨落的共同作用,即便在远低于相互作用能标的低温甚至零温时也不会形成磁有序,其低能拓扑激发会携带巨大的低温熵,通过外场的有效调控能够实现显著的磁卡效应,进而实现拓扑激发极低温制冷,这为探索新型固态制冷机制可开辟一条新途径。
基于此,研究团队利用自行开发的精确高效有限温度张量网络态方法,经大规模计算系统地给出了铁磁及反铁磁吉塔耶夫蜂巢晶格阻挫模型的温度-磁场相图。他们研究发现,铁磁系统在中间温度区间的分数液体相存在显著的磁卡效应。进一步通过热力学计算发现,在反铁磁情形下,其展现出巨大的低温熵以及更为显著的磁卡效应,通过绝热去磁能够实现极低温固态制冷。
研究结果表明,该系统中的制冷机制不同于传统磁热效应中单个磁矩随外场变化而带来的磁熵变,这是一种由系统中的拓扑激发及演生规范场等集体激发所引发的新型磁卡效应,被命名为拓扑激发磁卡效应。
随后,研究团队还对吉塔耶夫磁体的候选材料如何实现拓扑激发磁卡效应进行研究,通过探讨材料中可能存在的海森堡等非吉塔耶夫相互作用对磁卡效应的影响,发现系统的自旋分数化现象和拓扑激发稳定地存在于一定的能量/温度范围,由拓扑激发所引起的磁卡效应具有鲁棒性。
研究团队总结说,这项研究表明,吉塔耶夫量子磁体不仅在实现拓扑量子计算方面具有重要的科学价值,而且在无液氦极低温固态制冷领域同样具有潜在的广阔应用前景。(完)
相关推荐
黑龙江饶河再现野生东北虎足迹
四川内江市市中区发生3.2级地震 震源深度10千米
海南将迎来春节前出岛车客高峰 各港口出岛秩序总体平稳
(新春走基层)“喜迎全运会 瑞蛇贺新春”新春庙会在广州举行
羊角把、牛角、十字扣,春运涨知识→小设计大用途
岁暮冰嬉 寒尽春生 这些“速度与激情”谁看了不想玩一把?
“家门口能挣钱,好日子有盼头”(新春走基层)
国家中医药局:九成以上三级妇幼保健院设置中医类临床科室
湖南零陵腊肉飘香年味浓 供销两旺助增收
春节临近 你的家乡举办哪些活动?一起来寻找年味儿→
新春走基层丨让每一盏车灯都安然明亮 他们是“魔鬼风口”的风雪护路人
中国将386.7万家固定污染源纳入排污许可管理
- 最近发表
-
- 随机阅读
-
- 哈萨克斯坦庆祝共和国日
- IMF总裁:必须制定更高的2030年减排目标
- 蛇年生肖邮票图稿揭幕
- 述评:“村BA”出圈后,奖品为啥也火了?
- 多样口味、多元场景,咖啡消费创新加速
- “私房手作”受追捧 商品质量难保障
- 中国四部门明确彩票中奖个税缴纳事项
- 第12届学院摄影奖在沈阳启幕 吸引31所高校共145件作品
- 澳门导演黄婷婷:北京是我电影梦的起点
- “中国与巴西——跨越国界的友谊50年”征文比赛收官
- 海南三亚发布暴雨红色预警 幼儿园、中小学停课
- 土特产变新宠 黄河“几字湾”上好“柿”发生
- 连续三年突破1100亿斤 来看山东“吨半粮”的增产密码
- 今夏最后一波荔枝,想吃抓紧了
- 中国作协“新时代山乡巨变创作计划”“新时代文学攀登计划”系列活动举行
- 第八届中德汽车大会在慕尼黑举办
- 莫言编剧,赵文瑄、凯丽主演话剧《鳄鱼》福州上演
- 聚焦产业链延伸、二手车交易 全链条促进汽车消费
- “中国轴承之都”聚力打通轴承产业链供需对接 培育发展新质生产力
- 南航举办儿童水墨画展 为孩子梦想添色彩
- 热门推荐
-
- 山西2017年以来新开工装配式建筑3358万平方米
- 昆仑万维2024年半年报:实现营收25亿,AI应用加速落地
- 传承弘扬“两路”精神暨交通变迁与青藏高原现代化研讨会在蓉举行
- 【推动高质量发展系列主题新闻发布会】优化财政政策供给 深化财税体制改革
- 6月26日人民币对美元中间价报7.2056 下调261个基点
- 吉尔吉斯斯坦前总理:美国滥用制裁,世界“远离”美元
- 宁夏:“酒庄游”成为全域旅游不可或缺元素
- 成渝高速重庆段改扩建开工 将是成渝首条“八车道高速”
- 数字化理赔更便捷高效
- 泰国著名旅游景点芭提雅海域原油泄漏 海上油污已得到控制
- 日本登月探测器通信恢复
- 湖南湘潭举办全国书画名家特邀展纪念齐白石诞辰160周年
- 别了,黄婉秋!“刘三姐”是刻进她生命里的名字
- 优莎纳公益基金第八度荣膺中国乡村发展基金会“杰出贡献荣誉证书”
- “特朗普2.0”影响几何
- 四川盆地黄淮等地有强降雨 江南华南等地有持续性高温天气
- 古都开封开行首趟城际货运班列
- 节后长胖了,用药就能“躺瘦”?专家:想得挺好
- 凉茶有“特效”? 小心加了“料”!
- 应急救援基层行|专业力量铸就安全屏障!走进应急管理部自然灾害工程救援合肥队