MnCoSi 基螺旋磁体中由相干自旋旋转诱导的零热膨胀
材料科学
2021-09-09 v1
摘要
具有零热膨胀（ZTE，即温度变化下体积不变）的材料能够抵抗热冲击，并作为高精度部件在现代工业中备受青睐。然而，纯 ZTE 材料十分稀少，尤其是金属类的此类材料。在此，我们报道了一种纯金属 ZTE 材料的发现：正交晶系 Mn1-xNixCoSi 螺旋磁体。Ni 的引入可有效增强铁磁交换相互作用，并在 MnCoSi 基合金中构建从螺旋磁态到类铁磁态的转变。系统的原位中子粉末衍射揭示出基态下 bc 面内的一种新的摆线型螺旋磁结构，其随温度升高将转变为 ab 面内的螺旋磁结构。结合洛伦兹透射电子显微技术，在磁转变过程中摆线与螺旋自旋序沿 c 轴以不同周期相干旋转。该自旋旋转驱动了耦合晶格的连续运动，并沿 a 轴诱导出大的负热膨胀，最终导致了宽温区 ZTE 效应。我们的工作不仅引入了一种新的 ZTE 合金，也提出了一种用以发现或设计 ZTE 磁体的新机制。
引用
@article{arxiv.2109.03557,
title = {Coherent spin rotation-induced zero thermal expansion in MnCoSi-based spiral magnets},
author = {Jun Liu and Bei Ding and Yuan Yao and Xuekui Xi and Zhenxiang Cheng and Jianli Wang and Chin-wei Wang and Guangheng Wu and Wenhong Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.03557},
year = {2021}
}
备注
22 pages, 8 figures