反铁磁性在二十面体准晶体中被发现，反铁磁体研究的新领域被开发出来

在一项开创性研究中，东京理工大学领导的国际研究团队在真正的准晶体中发现了反铁磁性。这是科学家发现的第一个实验证据，自1949年第一次报告周期性晶体中的反铁磁性以来，它显示在20面体的准晶体中(iQC)还可以带来反铁磁性。《自然物理》杂志11日发表了相关论文。

该研究首次提出了在实际准晶体中获得反铁磁性中子衍射的证据，这意味着准晶体研究已经迈出了重要的一步。图片来源：田村隆治/日本东京理工大学

准晶体是一种显示非周期性长程原子序的固体材料。由于这种“准周期”特性，准晶体具有常规晶体中不存在的非常规对称性。研究人员一直非常关注晶体，研究它们独特的准周期磁序，并试图开发它们在自旋电子学和磁制冷中的可能应用。

在此之前，研究小组曾在金-镓-稀土(Au-Ga-R)IQC发现了铁磁性，但这一观察结果并不令人惊讶，因为平移周期性晶体中原子的重复排列并不是铁磁性有序出现的前提。相比之下，自然界发现的另一种基本磁性序列类型，即反铁磁性，本质上对晶体对称性更为敏感。

基于他们在Au-Ga-R 在iQC中发现的铁磁性，研究团队确定了一种新型的Tsai金-锶-σ(Au-In-Eu)iQC，旋转对称性是5倍、3倍和2倍。为了检查其磁性，团队进行了一系列的身体特征测量和中子测试。磁化率测量显示，在零冷却和零冷却环境下，在6.5开尔文(K)在温度下有一个尖锐的峰值，这与反铁磁转换是一致的。比热测量还显示在同一温度下有一个峰值，这证明峰值是由长程磁序引起的。

为了进一步验证结果，团队在10K和3K的温度下测量了iQC的中子衍射。他们在3K处观察到额外的磁性布拉格峰值(衍射模式中的尖锐强度峰值表明磁性结构有序)。在温度依赖测量中，峰值始终显示在6.5K的转换温度周围突然增加，这为实际准晶体中的长距离反铁磁有序提供了第一个明确的证据。

这一结果解决了几十年来一直存在的疑问，即反铁磁序是否可能出现在实际准晶体中。新发现不仅再次刺激了对反铁磁准晶体的搜索，而且开辟了反铁磁体研究的新领域，其影响远远超过了自旋电子学。