Quasi-2D spin-Peierls overgang gennem interstitielle anioniske elektroner i K(NH₃)₂
I et papir offentliggjort i Science Bulletin , forudsiger et kinesisk hold af videnskabsmænd en ny elektride K(NH3 )2 , med interstitielle elektroner fordelt i bure dannet af seks ammoniakmolekyler og danner et kvasi-2D trekantet gitter. De har afsløret, at dette materiale gennemgår en spin-Peierls faseovergang under moderat tryk.
Denne undersøgelse blev ledet af prof. Jian Sun (National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics and Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University). Holdet brugte deres selvudviklede software til forudsigelse af krystalstruktur MAGUS og udførte beregninger med de første principper for at bestemme krystalstrukturerne af kaliumammoniakforbindelsen under moderate tryk, som har været anerkendt som elektride ved omgivende tilstand i lang tid.
Elektron-fonon-interaktioner og elektron-elektron-korrelationer repræsenterer to afgørende facetter i fysik af kondenseret stof. I et modelsystem af halvfyldt spin-1/2 anti-ferromagnetisk kæde kan gitterdimeriseringen induceret af elektron-kerne-interaktion intensiveres af Coulomb-repulsion på stedet, hvilket resulterer i en spin-Peierls-tilstand. I to dimensioner er det virkelige materiale, der udviser sådanne fænomener, dog aldrig blevet fundet.
På den anden side er elektrider materialer, hvor ikke-bundne elektroner optager krystalhulrum og udviser anionisk adfærd (IAE'er). Det er veletableret, at korrelationerne mellem spin-polariserede IAE'er og deres kobling med tilstødende kerner kunne udløse mere interessante kvantefænomener.
Indtil nu har der dog været meget få værker, der udforsker interaktionerne mellem de korrelerede IAE'er og fononer. En af hovedårsagerne er det store antal atomer i organiske elektrider, hvor de fleste af de anti-ferromagnetiske IAE'er opstår.
Holdet identificerede, at R-3m K(NH3 )2 opnår termodynamisk stabilitet ved ca. 2 GPa, som adopterer en rhomboedral primitiv celle, og ammoniakmolekylerne er placeret på begge sider af kaliumlagene.
Nogle af valenselektronerne er fordelt i mellemlagskaviteter omgivet af seks brintatomer og danner interstitielle anioniske elektroner. Båndet, der krydser Fermi-niveauet, tilskrives primært disse IAE'er, som eksisterer som isolerede enheder med brodannende ammoniakmolekyler.
Forskerne undersøgte også trykvirkningerne på fononen og elektroniske egenskaber. Van-Hove-singulariteterne (VHS'er) bringes til Fermi-niveauet under højere tryk, hvilket inducerer Peierls-typens ustabilitet og den dimeriserede struktur. Disse VHS'er bidrager også til en trinlignende tæthed af tilstande, hvilket forbedrer elektronkorrelationer og inducerer magnetisk ustabilitet. Den magnetiske grundtilstand viser sig at være anti-ferromagnetisme af zigzag-typen, som kan beskrives af Heisenberg-modellen med modulerede nærmeste nabomagnetiske interaktioner.
Endnu vigtigere er det, at beregninger med de første principper afslører, at magnetisk og Peierls-ustabilitet ikke kun eksisterer side om side, men også udviser et positivt samspil, hvilket udgør et scenarie med spin-Peierls-overgang uden fortilfælde i et realistisk 2D-materiale, især involverer IAE'er.
"Det er meget spændende at afsløre sådanne rigelige fysiske fænomener i et realistisk materiale. Interaktionerne mellem korrelerede IAE'er og fononer kan give inspiration til udforskningen af magnetiske interaktioner, strukturelle forvrængninger og ladningstæthedsbølger," siger Jian.
Flere oplysninger: Chi Ding et al, Quasi-2D spin-Peierls overgang gennem interstitielle anioniske elektroner i K(NH3 )2 , Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.02.016
Leveret af Science China Press
Varme artikler
-
En ny metode til generering af intens røntgen- og gammastrålingKredit:CC0 Public Domain International gruppe forskere, herunder forskere fra Skoltech, har opfundet en ny metode til generering af intens røntgen- og gammastråling baseret på ikke-lineær Compton- -
Realiseringen af buede relativistiske spejle til afspejling af højeffektive laserpulserPrincippet bag dynamisk ptychography. Kredit:Chopineau et al. 10 25 B/cm 2 ), over tre størrelsesordener højere end dem, der blev opnået ved hjælp af de mest intense PetaWatt (PW) -lasere, der -
Ny model beskriver pust, snegle og tilfældighedens rolle i overgangsturbulensRum-tid plot af laminær-turbulent overgang som en funktion af U (dvs. Reynolds tal) genereret af PP-modellen i kvasi-1D Taylor-Couette flow. Turbulens (i blåt) er repræsenteret af byttetætheden B, gen -
Elektronisk støj på grund af temperaturforskel i atomskala-krydsTre typer elektronisk støj. Eksperimentel opsætning, hvor enkelte atomer eller molekyler er suspenderet mellem spidserne på to elektroder. a) Ved en ikke-nul temperatur (rød) strømmer elektroner melle
- Mind the gap:Ny undersøgelse undersøger løn og jobrangering blandt akademiske økonomer
- Sådan læses dimensioner
- Forskere udvikler små dråber, der udnytter laserlys til at opdage sygdomsmarkører
- Nye afsløringer fra Superstorm Sandy-data
- Adfærdsmæssige tilpasninger til Sharks
- Byliv eller gårdliv? Når elefanter tilpasser sig anderledes menneskelig udvikling