Rice University

Titanium and gold is not magnetic-unless you combine them just so….チタンと金は磁石のようなもの。

ライス大学の科学者たちはこれを行い、この種のものとしては初めて、非磁性構成要素から作られた遍歴的な反強磁性金属である TiAu を発見しました。

この研究についてのオープンアクセス論文は、Nature Communicationsに掲載されています。

極低温

これは冷蔵庫にくっつくような磁石ではありません。 磁化は温度の関数です」と、主執筆者のEteri Svanidze氏は言います。 「磁石の秩序化温度は、磁化測定で見られる滑らかな曲線の異常として現れます」

一般的な磁石の場合、その温度は一般に華氏数百度で、どんな台所よりもずっと熱いのです。

スヴァニゼ氏によると、この磁石は、量子相転移と呼ばれる、絶対零度で起こる相転移（固体から液体、液体から気体など）のような、他の重要な物理の研究を強化するものだそうです。 他の2つは、いずれもTiAuよりもさらに低温で磁気秩序が発現する強磁性体で、半世紀前に発見された。 長い空白の理由のひとつは、TiAu の製造が困難であることです。

「私たちが調べ始めたとき、なぜ追加の発見がないまま 50 年が過ぎたのかがわかりました」と、ライスの物理学者 Emilia Morosan 氏は言います。 「他のほとんどの可能性のある候補は、何らかの形で問題がありました。 それらは、作るのが難しい、化学的に不安定、有毒、または研究室ではアクセスできない高温を必要としました」

「多くの候補化合物を捨てなければなりませんでした」と、ライス大学院生として6年間このプロジェクトに取り組んだSvanidzeは付け加えました。 「私たちが見つけたのはその磁気特性で、そこから興味深い物理学が始まるのです」

磁気の極限

物質は通常、原子の磁気モーメントを一致させる磁場にさらされると磁性を帯びます。 各原子やイオンは、コンパスの針のように、隣接する磁気イオンと整列できる小さな自給自足の磁石だと考えてください。

物質の磁気モーメントは、局所的（特定の原子に結びついている）か遍歴的（単一の原子に結びついていない）かです。 遍歴型は複数の原子に影響を及ぼすことができ、その「上向き」または「下向き」スピン状態間のコミュニケーションを促進する。

局所モーメント強磁性体の原子モーメント、つまり一般的な磁性体は、すべてのスピンを同じ方向に揃えている。

Morosan は、磁気挙動におけるこれらの両極端を知ることが重要であると言います。「理論的には、局所モーメント磁性はかなりよく理解されており、遍歴モーメントについてもある程度理解されていますが、真のシステムのほとんどは、実際にはその中間を生きています」と彼女は言います。 「と、Morosan 研究所の大学院生で論文の共著者である Jiakui Wang 氏は言います。「最も重要なことは、このような現象が非常に稀であるということです。 「このような反強磁性物質が発見されたのは初めてなので、根本的な意義があります。 このような反強磁性体が発見されたのは初めてなので、根本的に重要なことです」

モロサン教授は、基礎科学の発見が応用を生み出すには時間がかかることが多いと言います。 このプロジェクトに協力した他の研究者は、フロリダ州立大学国立強磁場研究所、コロンビア大学、国立標準技術研究所、ブルックヘブン国立研究所です。

全米科学財団、空軍科学研究部学際的大学研究イニシアティブ、ウェルチ財団、エネルギー省、フロリダ州立大学、日本原子力研究所、東大友の会は、このプロジェクトに協力しています。

この研究は財団の支援を受けています。