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，具有晶體學上的對稱性，但沒有周期性，顯示出有趣的物理和磁性特性。資料來源：東京科學大學的田村龍二教授
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)安排賦予了準晶體以對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。
在最近的一項突破中，由東京科學大學（TUS）的Ryuji Tamura教授領(lǐng)導的一個研究小組在金-鎵-釓和金-鎵-鋱i QCs中發(fā)現(xiàn)了鐵磁秩序。然而，這些i QCs并不適合進一步研究i QCs中的鐵磁性，因為它們還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QC相的磁性的單獨研究。
為了彌補這一差距，田村教授的團隊現(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《物理評論快報》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：東京科學大學的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、電子衍射和磁感應強度測量對結(jié)果的i QCs進行了研究。
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時表現(xiàn)出最大的魏氏溫度，這是鐵磁轉(zhuǎn)變中的一個重要參數(shù)，這與以前對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（一個表明i QCs的費米能變化的參數(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的場冷磁感應強度（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)諧鐵磁準晶體的發(fā)現(xiàn)有可能徹底改變和擴大基于晶體的學術(shù)體系。"田村教授總結(jié)說："將我們的發(fā)現(xiàn)應用于目前該領(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，可以導致i QCs中各種非傳統(tǒng)的物理特性，包括反常和拓撲霍爾效應。"
這些發(fā)現(xiàn)為磁性材料的新領(lǐng)域鋪平了道路，推動了磁性數(shù)據(jù)存儲、自旋電子學和磁性傳感器等技術(shù)的發(fā)展。
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