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科学家发现压磁性材料,在机械应变作用下磁性能发生变化2018-04-02

众所周知,压电材料在拉伸或压缩时产生电流的用途非常广泛:例如,压电材料被用于按下开关时产生火花的打火机,以及马达、传感器、麦克风和其他各种设备。

目前,物理学家发现了一种除磁外具有类似特性的材料,这种新型的压磁材料具有在机械应变作用下改变其磁特性的能力。

图片上部分,一片BaF2As2在进行磁测量时拉伸(铜丝线圈是核磁共振装置的一部分)。图片下部分显示平面中的原子,黑色箭头表明磁自旋在平面上的位置,指向相反的方向。灰色箭头表明随着材料的拉伸,原子的磁自旋如何移动。(图片来源:UCDavis)

Nicholas Curro说,“据我所知,压磁材料很少在自然界中发现的,”他是 Davis大学的物理学教授,这篇论文的资深作者,2018年3月13日发表在自然通讯杂志2018年3月13日。

Curro和他的团队正在分析一种钡-铁-砷化合物BaF2As2,当掺杂其他微量元素时,它有能力在接近25 K的温度下作为超导体发挥作用,这种铁基超导体很有趣,尽管它必须保持在非常低的温度下才能工作,但它可以被拉伸成电缆或电线。

BaF2As2被称为向列晶体,它的结构在达到超导电性经历了相变。BaF2As2的晶体结构由方形结构转变为矩形结构。

Curro和研究生Tanat Kissikov、Matthew Lawson正在努力利用核磁共振(NMR)分析材料的伸展成像,检查是否被迫采取了矩形结构。令人惊讶的是,BaF2As2的磁特性在拉伸后得到改善。

这种材料不是块体磁铁,它是反铁磁体,因为它的原子自旋指向相反的方向。然而,研究小组发现,在受到压力时,磁自旋的方向会被以可评估的方式改变。

Curro说:“真正令人惊讶的是,磁力的方向似乎会改变,然后从平面上出来。”

根据Curro的说法,目前还缺乏解释这些结果的理论。他的实验室正在进行研究其他材料是否能表现出相同的行为,以及机械应变是否对材料的超导特性有任何影响。(这些实验不是在BaF2As2表现为超导体的温度下进行的。)

Curro说,这些发现可以应用于创新的方法来研究诸如飞机部件等材料内部的应变。

文章来源AZO MATERIALS

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