新家庭稀土准晶体的发现

科学家在美国能源部(DOE) Ames实验室稀土准晶体的发现了一个新的家庭帮助查明他们使用一种算法。Quasicrystalline材亚博网站下载料可能会发现接近结晶阶段包含相似的原子图案,称为晶体近似式。就像钓鱼专家知道铸造一行在合适的栖息地钩子多大的鱼,科学家们利用他们的知识的磨练在正确的位置为新发现准晶体材料。亚博网站下载

他们的研究导致发现唯一已知磁稀土二十面体的二进制准晶体,现在提供一个“匹配”磁准晶体及其周期性的表亲密切相关。

发现已经被《自然材料》杂志上在线发表的一篇文章中,“一个家庭基于稀土的二进制磁二十面体准晶体和镉。”亚博网站下载

“二进制磁准晶体的这一发现为我们提供了一个手段做一个清洁比较准晶体及其之间的结构和磁性周期近似式,”艾伦说,高盛艾姆斯实验室教员科学家和爱荷华州立大学特聘教授。“这是一个非常激动人心的事。”

高盛是艾姆斯实验室的研究小组的一部分研究晶体的微观性质通过中子和x射线散射在阿贡国家实验室先进光子源。教员科学家和他的合作者,艾姆斯实验室爱荷华州立大学特聘教授保罗•坎菲尔德是第一个科学家能够增加单粒,稀土准晶体,在发现和他的工作仍在继续,而增长,并描述它们。

自1982年发现准晶体——有序金属间化合物的化合物,但不定期由诺贝尔化学奖得主丹•谢赫特曼合成了许多研究者在世界范围内,甚至有被发现自然发生的。

但艾姆斯国家实验室的科学家们,他们的专业知识在稀土和磁性,开始寻找下一个步骤之后,革命的首次发现。

“过去十年,我们一直在超越这些quasicrystalline结构的内在美来找出什么是有趣的。是电气性能有所不同吗?磁特性不寻常?“高盛问道。

高盛和坎菲尔德,和许多世界各地的研究人员开始怀疑磁性会做什么,扩展到准晶体的独特设计。

“如果你能把磁性这些准晶体结构,那会是什么样子?坎菲尔德说:“研究人员想知道。“你可以有反铁磁性物质或铁磁体在水晶或定期的例子。你有一个无序磁铁或自旋玻璃与非晶态体系。这是已知的。但随着准晶体,你有一个非周期安排。它会影响一些奇怪的磁性或小说?这是一个奇怪的磁性环境。”
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“有很多的理论和实验工作磁准晶体和数学没有理由磁排序是不可能发生的,”高盛表示。“但实验它从来没有观察到。为什么?这教我们在复杂环境中磁性呢?”

几年前,一系列的周期近似式的稀土被发现镉磁研究的同事在日本。艾姆斯实验室科学家致力于通过散射磁结构特征与其他研究人员合作来自法国、日本和美国。

高盛和坎菲尔德怀疑可能有准晶体非常接近这些稀土镉近似值,隐藏在非常有限的地区温度和组成空间的相图,并通过通量最容易实现坎菲尔德已经用于种植其他准晶体生长方法。艾姆斯实验室科学家一起谢尔盖•巴德'ko Andreas Kreyssig,凯文·丹尼斯,穆罕默德Ramazanoglu,安东Jesche,和物理研究生Tai,高盛和坎菲尔德发起一个新的搜索磁准晶体。

高盛要求坎菲尔德开始种植近似值,但是坎菲尔德拍摄的。

“我的目的不仅仅是近似值,但是冷却这个据我之前一切都凝固;我是钓鱼的二进制准晶体,”坎菲尔德说。“这是一个试图调查系统。我知道有一个近似值,但是有另一个惊喜吗?”

果然,。坎菲尔德已经近似式,但他也发现在上雕琢平面的五角十二面体的存在,准晶体的特征之一。高盛的x射线散射工作证实了准晶体材料。

在稀土镉近似式,有磁秩序。quasicrystalline材料,然而,科学亚博网站下载家发现自旋玻璃的行为,类似于非晶态材料的磁行为。

“我们这里有原则的证明。是的,你可以发现准晶体附近近似式;你只需要搜索正确的方式,”坎菲尔德说。

“还有工作要做;我希望有潜藏quasicrystalline反铁磁性物质,这意味着一个有序磁性结构。理论上还没有排除,”高盛表示。“我所知道的是,准晶体继续让我吃惊。”

这项研究是由美国能源部科学办公室的支持。亚博老虎机网登录

艾姆斯实验室是美国能源部科学办公室国家实验室由爱荷华州立大学。亚博老虎机网登录艾姆斯实验室创建创新的材料、技术和能源解决方案。亚博网站下载我们用我们的专业知识,独特的能力和跨学科的合作来解决全球问题。

在阿贡国家实验室先进光子源的五个国家同步辐射光源由美国能源部科学办公室开展应用基础研究和理解,预测,并最终控制物质和能量在电子、原子、分子水平,为新能源技术提供基础,并支持能源部任务在能源、环境和国家安全。亚博老虎机网登录更多地了解美国能源部科学办公室x射线用户设备,访问美国能源部科学办公室网站。亚博老虎机网登录

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来源:https://www.ameslab.gov/