波士顿学院
这张图片显示了氧化铱的块状单晶Sr3Ir2O7，研究人员在其中引入了镧作为锶(Sr)的部分替代品，以使系统接近反铁磁转变
他们最近在科学进展报道，来自波士顿学院和加州大学圣巴巴拉分校的研究小组揭示了莫特绝缘体中温度驱动的磁模式空间变化的原子尺度可视化
学分:波士顿学院 该团队在科学进展报道，由波士顿学院的一组研究人员领导的实验使得莫特绝缘体中由温度驱动的磁模式空间变化的原子尺度可视化成为可能
波士顿学院物理学副教授伊利娅·泽利科维奇说，如今最前沿的材料在纳米尺度上通常是“块状的”:它们的电子和磁性能在小到几纳米的长度范围内变化
这种“不均匀性”在相变附近尤其明显，在相变处，物质会改变或转变成不同的物质相，Zeljkovic说，他与波士顿学院物理学教授、最近的博士生导师何钊以及加州大学圣巴巴拉分校的合作者一起开展了这个项目
泽尔科维奇补充说，一个特别有趣的转变包括一种非磁性材料变成磁性
这种转变可以通过将材料冷却到低温，或者通过调整其元素组成来实现
尽管在整体理解磁性材料方面取得了重大进展，但对磁性跃迁的原子尺度性质知之甚少
研究人员研究了氧化铱的块状单晶Sr3Ir2O7，其中他们引入了镧作为锶(Sr)的部分替代品，以使系统接近反铁磁转变，该团队在一篇题为“成像反铁磁畴波动和掺杂自旋轨道Mott绝缘体中原子尺度无序的影响”的文章中报道
" Zeljkovic说，反铁磁是材料中一种不寻常的磁性，当相邻原子位置上的电子自旋方向完全相反时，就会发生这种情况
该团队报告说，它使用自旋极化扫描隧道显微镜(SP-STM)来绘制纳米尺度上的反铁磁有序的局部强度
研究人员发现，随着热循环，磁畴发生了戏剧性的重新排列
Zeljkovic说:“例如，样品的一些磁性区域会变成非磁性的，反之亦然，一些过去非磁性的区域在热循环后会变成磁性有序的。”
“我们还发现磁畴局部‘避免’镧取代，并倾向于远离这些杂质形成
" Zeljkovic说，研究小组采用了一种叫做聚类分析理论的统计分析方法来分析这些域的大小和分布，这可以提供关于这些域是否完全随机分布的见解
Zeljkovic说:“我们发现这些结构域不是随机分布的，这意味着电子相互作用，或者说电子-电子相互作用，可能在结构域的出现中起着重要作用。”
这项工作建立在以前的研究基础上，在以前的研究中，Zeljkovic和他的同事在相关的掺杂Mott绝缘体Sr2IrO4中观察到了反铁磁斑块或畴
“我们想研究是什么决定了Sr3Ir2O7中这些区域的大小和空间分布，”Zeljkovic说
“此外，我们开始探索如果材料变得非磁性，并冷却回其磁性有序状态，磁畴是否会改变以及如何改变
" 基于最近的发现，泽列科维奇说，下一步的研究将寻求将这一技术扩展到其他复杂氧化物，以及具有不同类型磁性状态的材料，如铁磁性
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