近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心陸輕鈾課題組聯(lián)合安徽大學(xué)的科研人員，利用穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置超靈敏磁力顯微鏡測(cè)量系統(tǒng)，結(jié)合電子順磁共振譜學(xué)和微磁學(xué)模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)籠目晶格中本征磁結(jié)構(gòu)的觀測(cè)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Science上。材料宏觀性質(zhì)主要由其內(nèi)部電子決定，而電子的性質(zhì)與晶格密不可分?；\目晶格能帶結(jié)構(gòu)天然具有狄拉克點(diǎn)、平帶和范霍夫奇點(diǎn)，激發(fā)了拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)及非常規(guī)超導(dǎo)等豐富的物理現(xiàn)象和內(nèi)涵。這些奇異性質(zhì)均與籠目晶格和電子序的相互作用相關(guān)。在超導(dǎo)領(lǐng)域中，籠目超導(dǎo)體中競(jìng)爭(zhēng)電子序的研究有望揭示高溫超導(dǎo)機(jī)制。這是超導(dǎo)領(lǐng)域核心問題之一。同時(shí)，反鐵磁籠目晶格是量子自旋液體的重要候選材料，為量子計(jì)算和量子信息科學(xué)等領(lǐng)域的研究提供了新的可能性。雖然關(guān)于籠目晶格與電荷序的耦合已有較多研究，但其自旋序受晶格調(diào)控下的本征圖案仍未被揭示。近期，陸輕鈾課題組通過(guò)超靈敏磁力顯微鏡測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)籠目材料中本征磁結(jié)構(gòu)的直接觀測(cè)。該研究在二元籠目Fe3Sn2單晶中發(fā)現(xiàn)受晶格調(diào)制的新型磁陣列結(jié)構(gòu)。受晶格六重對(duì)稱性和單軸磁各向異性的競(jìng)爭(zhēng)影響，該材料磁重復(fù)單元呈現(xiàn)出獨(dú)特的破缺六邊形結(jié)構(gòu)。結(jié)合霍爾輸運(yùn)的測(cè)量結(jié)果，研究證實(shí)了該材料中拓?fù)淦迫钡淖孕龢?gòu)型。進(jìn)一步，變溫實(shí)驗(yàn)揭示Fe3Sn2單晶中溫度驅(qū)動(dòng)的磁重構(gòu)行為。研究發(fā)現(xiàn)，這一過(guò)程是二級(jí)相變或弱一級(jí)相變，而非此前認(rèn)為的一級(jí)相變。這糾正了先前的誤解，確定了該材料在低溫下的磁基態(tài)為面內(nèi)鐵磁態(tài)而非此前被報(bào)道的自旋玻璃態(tài)?；诖耍搱F(tuán)隊(duì)繪制了Fe3Sn2單晶的全新磁相圖。定量化的超靈敏磁力顯微鏡測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，即使在低溫條件下，F(xiàn)e3Sn2單晶中依然存在顯著的面外磁分量。結(jié)合Kane-Mele模型分析，該團(tuán)隊(duì)解釋了低溫下狄拉克能隙打開的原因，排除了此前關(guān)于低溫斯格明子存在的假設(shè)。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。論文鏈接合肥研究院實(shí)現(xiàn)籠目晶格本征磁結(jié)構(gòu)的直接觀測(cè)