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TbInO3受稀土元素铽产生的特殊局部环境影响，晶体结构在冷却后出现了基于铽自旋的蜂窝状晶格。
《自然•物理学》杂志1月21日载文称，英国利物浦大学（University of Liverpool）和加拿大麦克马斯特大学（McMaster University）领导的国际研究团队在寻找物质的新状态方面取得了重大突破。研究人员表示，与钙钛矿相关的金属氧化物TbInO3呈现出了量子自旋液态。长期以来，量子自旋液态作为一种非同寻常的物质状态，一直备受研究人员的关注。利用非弹性中子散射和介子光谱等前沿技术，研究人员发现TbInO3中的奇异量子态源于材料中的磁性离子（稀土元素铽）周围复杂的局部环境。这一发现令研究人员感到很意外——根据TbInO3的晶体结构，这种材料不应该具有如此特殊的磁性。
量子自旋液态理论是在40多年前，由诺贝尔奖得主Philip Anderson提出的。在量子自旋液体中，磁矩表现得像液体，并且在温度低至绝对零度时也不会冻结或有序化。这会赋予材料很多特殊的性质。然而，量子自旋液体的物化仍然存在广泛争议。因此，发现和探索能够承载这种物质状态的新材料一直是先进材料研究的热门领域。量子自旋液体对量子计算的发展有潜在的促进价值。
利物浦大学材料创新工厂Lucy Clark博士领导了一个关于量子材料的研究项目，她说：“我们经过几年的努力和艰苦实验，才对TbInO3有了一定的了解。当研究像量子自旋液体这样的复杂量子态时，完成一项实验后带来的问题往往比得到的答案更多。TbInO3是一种令人着迷的磁性材料，它很可能还有更多有趣的特性有待我们去发现。物理学研究是复杂的，如果没有橡树岭国家实验室和卢瑟福阿普尔顿实验室同仁们的合作，这些研究工作是很难完成的。我们利用实验室中的尖端设备产生中子和介子等粒子，然后用它们来探索物质的原子结构与性质，从而揭示量子自旋液体的性质。”
麦克马斯特大学布罗克豪斯材料研究所所长Bruce Gaulin教授说：“这种材料看起来似乎很简单，只是一种由铽自旋‘装饰’的二维三角形结构。但随着现代实验技术的全面介入，我们发现这种结构的低温磁性在两种不同的铽环境下呈现出特殊的量子无序状态。” Lucy Clark博士补充说：“项目成功的关键在于强大而持续的国际合作，罗格斯大学量子材料合成中心主任Sang-Wook Cheong教授团队也为这项研究提供了重要帮助。”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：三水
责编：唐林芳
期刊来源：《自然•物理学》
期刊编号：1745-2473
原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190122114642.htm
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