美国物理学家观察到一种新磁性准粒子

【CSN新闻网报道】据近日发表在《自然·纳米技术》上的论文,美国纽约市立学院发现与创新中心和物理系宣布,他们通过将光耦合到超薄二维磁体上,观察到一种新型磁性准粒子。这一突破有望为材料科学带来新策略,即通过材料与光的强烈相互作用来设计人工材料。

领导这项研究的纽约市立学院物理学家维诺德·M·梅农说,要实现高效磁光效应,用磁性材料结合他们的方法是一条有希望的途径。高效磁光效应可用于日常设备中,如激光或数字数据存储。

研究论文主要作者弗洛里安·迪恩伯格博士认为,他们的工作揭示了光和磁性晶体之间的强烈相互作用,这是一个在很大程度上未被探索的领域。“近年来的研究产生了许多原子平面磁体,非常适合用我们的方法进行研究”。

科学家们长期以来一直预测,磁子可以相互作用并合并形成新的准粒子。他们利用散射的中子在实际材料中寻找这些多个磁振子的“束缚态”。关于磁性准粒子的影响,科学家们预测,磁子之间的相互作用会产生3种新的磁子束缚态。尽管如此,科学家们还没有在实际材料中看到超过两个磁振子捆绑在一起。这种观测的缺失使人们对3个磁子束缚态的存在产生了疑问。

在这项研究中,一种被称为“氧化锰钠”的材料代表了第一种反铁磁性、矩排列的反平行材料,它拥有3个磁子束缚态。这表明这样的准粒子足够稳定并可以形成。

此外,利用多个磁振子束缚态作为量子信息的载体对于未来的量子技术是必不可少的,本研究为研究这些新的准粒子的形成和性质提供了一种模型材料。

未来,该团队计划扩大这些研究,以了解当量子材料被放入光腔时量子电动力学真空所起的作用。德克萨斯大学奥斯汀分校的助理教授爱德华多·巴尔迪尼评论道:“我们的工作为研究稳定热力学平衡中没有对应物的新型量子相铺平了道路。”