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压力下:一种新的实验装置,对磁性和超导态有了更深入的了解

2019-11-14 15:38:03 暂无 阅读:912 评论:0

来源:材料科学与工程学部;劳拉·米尔萨斯,艾姆斯实验室通讯

在美国能源部的艾姆斯实验室承受压力是很平常的事——也就是说,如果你碰巧是实验室的凝聚态物理学家正在调查的材料样本。

物理学家们利用高压(有时接近地球表面下1000英里处的高压)来推动和刺激金属和半导体化合物,使其具有不寻常的结构、磁性和超导特性,否则这些特性可能仍被掩盖。

压力下:一种新的实验装置,对磁性和超导态有了更深入的了解

艾姆斯实验室凝聚态物理博士后研究员埃琳娜·盖蒂(Elena Gati)在实验室的新设备中安装了一个样本进行测试,该设备能够测量压力下的比热容。科学家们利用这项技术发表了许多论文,揭示了研究材料的新特性。

到目前为止,艾姆斯实验室的研究人员能够研究压力下的磁化和电阻,但不能研究材料的比热,因为局部加热和同时对样品加压都存在困难。但是爱荷华州立大学艾姆斯实验室物理学家、杰出教授、物理学和天文学教授保罗·坎菲尔德(Paul Canfield)说,比热是一种基本的物质属性,在高压下的比热是一种非常有价值的测量方法,不容忽视。

传统上,材料的比热是单独测量的,不接触样品;但是施加压力需要与样品接触。有了这两个相互矛盾的要求,埃姆斯实验室的博士后研究员埃琳娜·盖蒂(Elena Gati)开始寻找解决这个问题的另一种方法。

解决方案是测试和调整一个通常用于低压实验的温度计,使其用于高压环境,并结合一种振荡技术,这种技术可以传递热脉冲,这种热脉冲经过校准后可以迅速影响样品,但不会很快影响周围环境。

科学家们利用这项技术发表了许多论文,每一篇论文都揭示了研究材料的新特性。它不仅为艾姆斯实验室开辟了新的研究途径,而且还与其他研究机构合作,利用该仪器进行测量可能会带来好处。

坎菲尔德说:“在所有这些案例中,我们使用这种技术来绘制电子、磁性和结构相变的地图——它们如何相互作用和融合,如何产生和死亡。”“有了这些见解,我们可以推断出这些转变如何相互作用的规则,最终目标是能够控制它们获得我们想要的属性。”

本文进一步讨论了实验技术及其结果:

“在压力下的交流比热测量中使用Cernox温度计”,作者Elena Gati, Gil Drachuck, Li Xiang, Lin-Lin Wang, Sergey L. Bud 'ko,和Paul C. Canfield;并发表在《科学仪器评论》上。

“铁基超导体在高压下的体积超导性和波动的作用”,作者Elena Gati, Anna E. Bohmer, Sergey L. Bud 'ko,和Paul C. Canfield;并发表在《物理评论快报》上。

“在环境和有限压力下,范德瓦尔斯铁磁VI3中的多重铁磁跃迁和结构变形”,作者Elena Gati、Yuji Inagaki、Tai Kong、Robert J. Cava、Yuji Furukawa、Paul C. Canfield和Sergey L. Bud 'ko;并作为编辑的建议发表在《物理评论B》上。

艾姆斯实验室是由爱荷华州立大学运营的美国能源部科学办公室国家实验室。艾姆斯实验室创造创新的材料、技术和能源解决方案。我们利用我们的专业知识、独特的能力和跨学科合作来解决全球性问题。

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