大阪大学 无花果
烧绿石晶格，无/有扭曲(左/右面板)
扭曲的结果是，出现了铁磁耦合(蓝线)和反铁磁耦合(红线)
铁磁/反铁磁耦合倾向于使自旋平行/反平行
然后，放置在四面体角上的钼的自旋呈现出玻璃状的无序结构
学分:大阪大学 大阪大学和东京大学的一个联合研究小组揭示了电子在烧绿石氧化物晶体中经历的玻璃转变机制
研究人员表明，原子晶格中的扭曲导致两种旋转自由度的自旋耦合，并在完全相同的温度下形成玻璃态
这项工作将有助于我们理解玻璃转变的机制，这是物理学中尚未解决的最基本的问题之一
烧绿石氧化物是化学式为A2B2O7的矿物，其中A通常是稀土离子，B是过渡金属——在这种情况下，是钼
晶体中的金属离子形成共享角的四面体
离子中的电子本质上是束缚在原子核上的，但它们仍然可以围绕原子核运行，并围绕自己旋转
从某种意义上说，这类似于太阳系中行星的运动:行星绕着太阳转，同时也绕着自己转
科学家发现四面体不同角上电子的轨道和自旋以复杂的方式相互作用
一些自旋对想要平行排列它们的自旋轴，但是其他的想要反平行排列
不幸的是，没有可能同时满足所有这些条件，所以科学家说自旋是“令人沮丧的”
“结果是许多等效的配置，即使在低温下，自旋最终也会指向不同的方向
这就是众所周知的旋转玻璃，因为它的动力学与熔融玻璃冷却成固态非常相似
也就是说，我们在窗户和杯子中使用的玻璃处于固态和液态之间的中间状态
分子像固体一样固定在适当的位置——因为它们没有足够的能量移动——但它们的排列没有长程有序，有点像“冻结的液体”
" 第一作者Kota Mitsumoto说:“虽然已知一些系统由于外部随机性表现出这种行为，称为‘猝灭无序’。但我们已经表明，这不是理解烧绿石系统的玻璃质所必需的。”
虽然大自然似乎常常偏爱对称的形式，但在某些情况下，四面体晶体在一边被拉长而另一边被压缩时更稳定，这一过程被称为贾恩-泰勒扭曲
研究人员发现，这种变化结合了自旋和轨道自由度，使它们在相同的临界温度下经历玻璃跃迁
资深作者哈吉姆·吉野补充说:“我们很高兴能够帮助解决关于无无序旋转玻璃起源的一个长期难题。”
该团队使用计算机模拟和理论计算表明，在这个临界温度下，对外部磁场的非线性响应变得非常大，正如玻璃化转变所预期的那样
“我们第一次证明了热力学玻璃化转变是如何在没有猝灭随机性的情况下发生在周期性晶格上的，”三本说
“我们希望我们的发现能够从总体上提高对玻璃化转变的理解
"
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