自旋二聚材料中晶格对磁子的玻色-爱因斯坦凝聚调制研究

在自旋二聚材料中，基态时自旋都两两配对成S=0的自旋单态。施加磁场可使自旋单态激发到S=1的自旋三态，形成准粒子玻色子- - 磁子。磁子的浓度将随着磁场增强而增大，在一定的磁场范围内磁子可发生玻色-爱因斯坦凝聚，形成新的宏观量子态。本项目从材料设计出发，通过强磁场下的材料制备，结合化学掺杂和高压，实现对晶格自由度的系统调控，研究晶格自由度对磁子的凝聚行为的影响，发掘这一调制所引出的新的物理现象，探索晶格自由度与磁子的凝聚行为之间的相互作用及物理机制。这方面的研究将有助于加深对玻色-爱因斯坦凝聚这一宏观量子现象的认识，为人为调控磁子的玻色-爱因斯坦凝聚提供实验依据。

在自旋二聚材料中，基态时自旋都两两配对形成 S=0 的自旋单态，其激发态是S=1的自旋三态。在自旋单态和自旋三态之间存在的能隙称为自旋能隙。施加磁场可使自旋能隙关闭，将自旋二聚体从自旋单态激发自旋三态，形成磁子。磁子的浓度将随着磁场增强而增大，在一定的磁场范围内磁子可发生玻色-爱因斯坦凝聚。诸多实验都表明晶格自由度对自旋二聚材料中的自旋能隙以及磁子的BEC有着深刻的影响，因此对自旋二聚材料中晶格畸变以及自旋-晶格耦合的研究，以及调控晶格自由度对自旋二聚材料物性的影响具有重要意义。本项目通过外加压力和化学掺杂，对自旋二聚材料的晶格自由度进行调制，研究由此引发的物性变化。发现外加等静压力对自旋能隙影响不大，但能很大的调制自旋二聚体之间的相互作用。发现新型自旋二聚材料Ba2YMoO6中自旋二聚体之间存在很强的相互作用，其物理性质表现出很大不同。给出这一体系中晶格畸变的直接证据，证明自旋-晶格耦合的重要作用。已发表学术论文8篇，其中SCI论文7篇。