近期,強磁場中心科研人員張蕾等通過利用穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置的磁性測量系統(tǒng)(MPMS)進行實驗,確定了反鈣鈦礦中的磁性屬于長程相互作用的朗道平均場相互作用,并且從實驗上證實了理論所預(yù)言的局域磁性相互作用和巡游雜化作用的競爭。這一研究對反鈣鈦礦的微觀相互作用機制的認識具有重要意義。
反鈣鈦礦材料和鈣鈦礦材料具有相似的空間結(jié)構(gòu),但是其離子站位和鈣鈦礦材料相反。反鈣鈦礦材料表現(xiàn)出具有豐富的物理性質(zhì),比如超導(dǎo)電性,磁阻效應(yīng),磁卡效應(yīng),以及磁有序引起的結(jié)構(gòu)相變等。因此對反鈣鈦礦材料的研究,無論在基礎(chǔ)物理還是應(yīng)用方面都具有重要意義。
鐵磁反鈣鈦礦材料AlCMn3具有較大的室溫磁卡效應(yīng),在磁性制冷機方面具有潛在的應(yīng)用。但其中的微觀磁性相互作用機制尚不清楚。張蕾等研究人員用標度律方法,系統(tǒng)的研究了鐵磁反鈣鈦礦AlCMn3材料的臨界行為。研究發(fā)現(xiàn),可以用朗道平均場模型描述AlCMn3的磁性行為,但是其臨界參數(shù)和理論值存在較大偏差??蒲腥藛T通過對實驗數(shù)據(jù)的擬合分析,發(fā)現(xiàn)存在Mn-Mn局域磁性交換作用和Mn-C巡游雜化作用的競爭。這種競爭導(dǎo)致了AlCMn3的臨界參數(shù)偏離了理論值。進一步的計算表明,其磁性相互距離的衰減函數(shù)為J(r)~ r^(-4.7)。
本研究結(jié)果發(fā)表于Phys. Rev. B 85,104419 (2012)。

AlCMn3的臨界行為的標度理論擬合結(jié)果