由艾姆斯实验室制作
LaFe12O19六角铁氧体的晶胞
五个不等价的铁位置是八面体(2a)、双锥体(2b)、四面体(4f1)、八面体(4f2)和12k
三重和六重局部轴平行于晶体的六边形轴c，这也是易磁化轴
科学家在一种众所周知的铁基磁体中追求更好的性能，还发现了宽间隙半导体行为和一种适用于量子信息处理的量子态——所有这些都在一种已经存在了几十年的低成本材料中
美国的科学家
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美国能源部的关键材料研究所(CMI)研究如何制造成本更低、更容易获得的材料，作为现在有需求或未来正在开发的技术的成分
在这种情况下，研究人员正在研究制造更强的铁基永磁体的方法，这种磁体被称为“间隙”磁体
永磁体分为两大类
性能最强的永磁体包含稀土金属，如钐、钕和镝，它们的特性使它们成为计算机硬盘驱动器和混合动力及电动汽车电机等应用的最佳选择，而且通常是唯一的选择
这些磁铁通常很贵，而且它们的稀土成分很难获得
第二种是铁基永磁体，价格便宜，由容易获得的材料制成，但对于许多高级应用来说，它们的性能往往太差
在高性能的稀土磁体和低性能的铁基磁体之间有一个“间隙”，在这个间隙中，非常需要性能处于理想性能中间范围的永磁体
填补这一空白减少了对稀土磁体的需求，反过来也减少了稀土材料的来源
寻找一种好的gap磁体使CMI科学家仔细研究了一类磁体，铁六铁氧体，这种磁体从20世纪50年代就已经为人所知，看看它们是否能将其特性和性能扩展到gap范围
“使用这些材料并不容易，它们非常复杂
但是我们可以利用计算机在我们的发现过程中发挥巨大的优势，并扫描大量的可能性，寻找最适合我们想要或需要的性质的材料，”CMI科学家难近母·波迪亚尔说，他专门研究理论和计算凝聚态物理
这项工作和其他工作证明，镧基六铁氧体比传统的钐基六铁氧体具有优势
改进的性能和容易获得的、较便宜的成分尤其使LaFe12O19成为间隙磁体的优秀候选材料
但是Paudyal和他的团队进行的计算机建模也发现了这种材料的其他有趣的特性，这些特性可能在量子通信中发挥重要作用
他们发现这种合金是一种优秀的宽带隙半导体，这是一种能够承受更高电压、频率和温度的半导体，因开发新能源转换技术而备受追捧
研究人员还惊讶地发现了这种材料中的一种新的量子状态，这种状态强烈地锁定了晶体中沿固定方向的磁化强度
镧与其他稀土元素的化学相似性表明，这种材料可以容纳其他具有非平凡局域电子态的稀土元素，包括对光纤通信至关重要的铒
这些类型的局域态正在世界范围内进行探索，以将量子计算机中的信号与现代电信所必需的光纤电缆中传输的信号连接起来
艾奥瓦大学该项工作的合作者迈克尔·弗拉特对这一发现非常兴奋
他说:“像这样的稀土氧化物将在量子信息科学和工程新材料的发现和开发中发挥重要作用。”
“这是能源部合作研究的一个极好的例子，”CMI主任汤姆·洛格拉索说
“艾姆斯实验室和CMI在稀土材料方面拥有广泛的专业知识和历史，一个领域的研究人员可能会认识到其他领域的重要特性，从而为多个研究领域带来益处和发现
" 该研究在“通过量子限制电荷转移增强镧M型六铁氧体的磁各向异性”一文中进一步讨论
弗拉特和难近母·波迪亚尔；发表在《物理评论材料》上
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