图的上部分为利用核磁共振波谱法对BaFe2As2进行磁测量时被拉伸的图片(铜线圈是NMR设备的一部分)。图的下部分表示了平面中的原子,黑色箭头显示了磁性自旋如何位于平面内并指向相反的方向。灰色箭头则表示材料拉伸时原子的磁性自旋如何变化。来源:加州大学戴维斯分校
人们熟悉并广泛使用的压电材料,无论是在压缩还是在拉伸时都会产生电流的,所以其应用于打火机,麦克风,传感器,电机以及各种其他设备。现在有些物理学家发现了一种具有类似特性的材料,而且其还具有磁性。当受到机械应变时,这种“压磁”材料的磁性会发生变化。
加州大学戴维斯分校的物理学教授,同时也是3月13日在Nature Communications杂志上发表的一篇论文的资深作者,Nicholas Curro说:“在自然界中,压磁磁性材料是很难被发现的。”
Curro和他的同事们正在研究一种叫钡铁砷的化合物--BaFe2As2,这种物质在掺杂少量其他元素时,它可以在约25开尔文温度下作为超导体使用。这种类型的铁基超导体是很有趣的,尽管它必须在相当冷的环境下服役,但这种低温度下改材料依然可以拉伸成电线或电缆。
因为BaFe2As2的结构在超导前经历了相变,所以BaFe2As2是一种的“向列型”晶体。BaFe2As2在一定的情况下,其晶体结构从正方形变成矩形。
Curro和他的研究生Tanat Kissikov和Matthew Lawson试图在拉伸过程中通过核磁共振(NMR)成像来研究这些材料,看它们是否能到形成矩形结构。令他们吃惊的是,BaFe2As2的磁性在拉伸时发生了变化。
这种材料并不是一个大块磁铁——它的原子的自旋指向相反的方向,使它成为反铁磁体。但他们发现,一定压力下这种磁自旋的方向会以人们可测量的方式下进行改变(就像图上所示的一样,在拉伸是,黑色箭头方向发生变化)。
Curro说:“真正令人惊讶的是,似乎磁性的方向可能会改变并从平面上出来。”
Curro也表示,在这一点上,没有理论可以解释这些结果。他的实验室现在正在研究其他材料是否能够表现出相同的行为,以及机械应变是否会影响材料的超导属性(其中这些实验不是在BaFe2As2为超导体的温度下进行的)。
Curro说,这项发现可能以新的方式应用于寻找飞机组件等材料中的应变。
来源:材料科技在线