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袁岚峰2周前
锚点|中国如何领跑下一代极低温制冷技术? 苏刚:我们实际上重要的是发现了自旋超固态,这是首次在固体材料里面发现的。超固态也是一种宏观的量子态,它跟超导和超流是类似的,实际上是介于两者之间的。 后来从上一世纪五十年代开始,大家都在探讨说,有没有一种可能性,还存在着另外一种这样的宏观量子态,它既具有固体的这种长程有序,同时也具有超流动的性质。 在2005年的时候,国际上有好几位搞理论的,计算了这么一件事情,就是在三角晶格的硬核玻色子系统里,会出现超固态,而且这个范围是比较大的。那么如果我们把这样的硬核玻色子的三角晶格里面,我们给它引射到自旋系统里面,发现它正好过了对应的,就是三角晶格的各项异性的XXZ(易轴反铁磁海森堡)模型的,叫易轴海森堡的反铁磁体,这个我们可以找着材料来实现这个,但是这也不容易。我们比较幸运的是,有一个材料,叫磷酸钠钡钴,这个材料2019年的时候,是由美国普林斯顿大学的罗伯特·卡瓦教授组,他们合成了一个材料,它的结构一看就是层状的,三角晶格的材料。 中国科学技术大学的一个研究组,叫孙学峰的,他们就研究这个材料。他测量到了150 mK(毫开尔文)的时候,测量它的比热的时候,发现比热有一个尖峰出来了,表示这里面有可能会有磁有序的。 它的基态是具有对角长程序和非对角长程序共存的这样一个态,这个态就叫超固态。所以我们就利用我们的计算,我们过去二三十年的时候,研究组就发展了一套有限温度的张量网络量子多体的计算方法,这个目前在国际上是绝对领先的。 袁岚峰:对,这是您独创的方法。 苏刚:就是直接可以跟实验进行对比,而且可以预测实验,算出来的很多东西,精度很高,效率也很高。首先要验证的是它的这个自旋超固态的这件事情,两个有序必须要做出来。在300 mK的时候,我们发现那个中子衍射谱上面,确实是一片模糊,没有任何磁有序的现象。但是我们做中子衍射的时候,把这个温度降到了30 mK的时候,你会发现那个衍射峰一下就出来了。所以这就表示在30 mK的时候,是有对角的长程序,跟理论的计算是完全吻合的。非对角长程序,这个是我们在55 mK的时候去做的。这就是两个序同时在这个态里面都发现了,就是第一次我们在固体材料里面,完美地呈现了一种超固态的现象。#知识前沿派对 #制冷 #超固态 #对角长程序 #非对角长程序
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