下地幔铁方镁石中的量子临界点与自旋涨落
强关联电子
2011-10-19 v1 化学物理
地球物理
摘要
铁方镁石 (Mg,Fe)O 是地球下地幔中最丰富的矿物之一。Fe2+ 离子中的高自旋 (HS) 到低自旋 (LS) 跃迁会显著改变深部地幔中 (Mg,Fe)O 的物理和化学性质，从而改变我们对地球深部内部的理解。为了建立对铁基态电子态的基本理解，我们在高压和低温（低至 5 K）下，通过透射 (TMS) 和同步辐射 (NFS) 穆斯堡尔谱学研究了 (Mg0.75,Fe0.25)O 中 Fe2+ 的电子和磁态。结果表明，在自旋跃迁的临界压力 Pc 处且接近 T=0 时，Fe2+ 的基态电子态由量子临界点 Pq (T = 0, Pc) 决定，此时 HS 态和 LS 态之间的能量差（自旋涨落的能隙）为零。偏离 T=0 会导致 HS 或 LS 态的热激发，表明这对材料的磁性乃至物理性质有强烈影响。结合理论计算，结果表明零温下量子临界点的存在不仅影响低温物理性质，还影响与下地幔中间层条件相关的强温度/压力依赖性质。
引用
@article{arxiv.1110.3956,
title = {Quantum critical point and spin fluctuations in the lower-mantle ferropericlase},
author = {I. S. Lyubutin and V. V. Struzhkin and A. A. Mironovich and A. G. Gavriliuk and P. G. Naumov and J. F. Lin and S. G. Ovchinnikov and S. Sinogeikin and P. Chow and Y. Xiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1110.3956},
year = {2011}
}