二十面體類晶體（i QCs）--它們是擁有特殊幾何結(jié)構(gòu)和長程秩序的固體，具有晶體學(xué)上的對(duì)稱性，但沒有周期性，顯示出有趣的物理和磁性特性。資料來源：東京科學(xué)大學(xué)的田村龍二教授
該研究顯示，磁相互作用的平衡和i QCs中的奇異磁性訂單的存在是可以控制的，這為磁性技術(shù)的發(fā)展提供了潛在的進(jìn)展。
類晶體（QCs）具有奇特的結(jié)構(gòu)和有趣的原子排列。盡管從外觀上看它們與晶體相似，但在原子尺度上，它們?nèi)狈χ芷谛裕M管是有序的。這樣的結(jié)構(gòu)安排賦予了準(zhǔn)晶體以對(duì)稱性和其他在晶體中缺少的特殊屬性。特別是具有特殊幾何結(jié)構(gòu)的二十面體QCs（i QCs），顯示出有趣的磁性。
在最近的一項(xiàng)突破中，由東京科學(xué)大學(xué)（TUS）的Ryuji Tamura教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組在金-鎵-釓和金-鎵-鋱i QCs中發(fā)現(xiàn)了鐵磁秩序。然而，這些i QCs并不適合進(jìn)一步研究i QCs中的鐵磁性，因?yàn)樗鼈冞€含有很大一部分的近似晶體（AC）相。ACs具有與QCs類似的結(jié)構(gòu)，但由于它們也具有磁性，這就干擾了對(duì)QC相的磁性的單獨(dú)研究。
為了彌補(bǔ)這一差距，田村教授的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)合成了一種新型的金-鎵-鏑（Au-Ga-Dy）i QC。據(jù)田村教授說，"Au-Ga-Dy i QC是鐵磁性的，高度可調(diào)諧的，并且具有高相位純度"。該研究小組，包括來自TUS的Ryo Takeuchi先生和Farid Labib博士，在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。。
(a) Au68-xGa17+xDy15 i QCs的粉末X射線衍射圖案。在所有的圖案中，峰被索引為原始i QCs的峰，表明形成了高純度的i QCs (b) Au65Ga20Dy15 i QC沿五倍軸的選定區(qū)域電子衍射圖案。資料來源：東京科學(xué)大學(xué)的Ryuji Tamura教授
新的i QCs是用含有15% Dy、62-68% Au和23-17% Ga的母合金制備的。這些母合金是通過電弧熔化和快速淬火合成的。使用粉末X射線衍射、電子顯微鏡、電子衍射和磁感應(yīng)強(qiáng)度測量對(duì)結(jié)果的i QCs進(jìn)行了研究。
研究人員發(fā)現(xiàn)，合成的i QC是多晶體，具有高純度的鐵磁相。他們進(jìn)一步能夠描述鐵磁轉(zhuǎn)變的平均場性質(zhì)。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，新的i QCs在每原子電子數(shù)（e/a）比例為1.70時(shí)表現(xiàn)出最大的魏氏溫度，這是鐵磁轉(zhuǎn)變中的一個(gè)重要參數(shù)，這與以前對(duì)ACs的發(fā)現(xiàn)一致。這一發(fā)現(xiàn)表明，i QCs的磁性能可以通過魏斯溫度和e/a比率（一個(gè)表明i QCs的費(fèi)米能變化的參數(shù)）得到很好的調(diào)整。此外，這些發(fā)現(xiàn)表明，鐵磁和反鐵磁相互作用的平衡，以及奇異磁序的存在，可以通過轉(zhuǎn)移費(fèi)米能或調(diào)整e/a比率來調(diào)控i QCs。
(a) Au68-xGa17+xDy15 i QCs的場冷磁感應(yīng)強(qiáng)度（M/H）的溫度依賴性 (b) 在0-25K范圍內(nèi)樣品的比熱作為溫度T的函數(shù)。
"純可調(diào)諧鐵磁準(zhǔn)晶體的發(fā)現(xiàn)有可能徹底改變和擴(kuò)大基于晶體的學(xué)術(shù)體系。"田村教授總結(jié)說："將我們的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于目前該領(lǐng)域的理論工作，例如，在非共面自旋構(gòu)型領(lǐng)域，如刺猬和旋渦構(gòu)型，可以導(dǎo)致i QCs中各種非傳統(tǒng)的物理特性，包括反常和拓?fù)浠魻栃?yīng)。"
這些發(fā)現(xiàn)為磁性材料的新領(lǐng)域鋪平了道路，推動(dòng)了磁性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自旋電子學(xué)和磁性傳感器等技術(shù)的發(fā)展。
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