Quantum Design中国用户科研成果快报（2021年第9期）

2021-11-01 14:16:22, Dr. Sun QUANTUM量子科学仪器贸易（北京）有限公司

Quantum Design中国用户科研成果快报

（2021年第9期）

《Quantum Design中国用户科研成果快报》是由Quantum Design中国定期汇总Quantum Design中国用户（包括综合物性测量PPMS、全新一代磁学测量系统MPMS3用户等）在众多研究领域的近期科研成果，为大家的相关科学研究提供参考。

本期文献目录：

1. Roton pair density wave in a strong-coupling kagome superconductor. Nature (2021) 中科院物理所高鸿钧等.

2. Unveiling the full reaction path of the Suzuki-Miyaura cross-coupling in a single-molecule junction. Nat Nanotechnol (2021) 北京大学郭雪峰等.

3. Polaron Hopping Induced Giant Room-Temperature Magnetodielectric Effect in Disordered Rutile NiNb₂O₆. Advanced Functional Materials (2021) 云南大学胡万彪等.

4. Interface compatibility engineering of Multi-shell Fe@C@TiO₂@MoS₂ heterojunction expanded microwave absorption bandwidth. Chemical Engineering Journal (2022) 复旦大学车仁超等.

5. Extrinsic and Intrinsic Anomalous Metallic States in Transition Metal Dichalcogenide Ising Superconductors. Nano Lett (2021) 北京大学王健等.

6. Observation of In-Plane Quantum Griffiths Singularity in Two-Dimensional Crystalline Superconductors. Physical Review Letters (2021) 北京大学王健等.

7. Sulfur-vacancy-tunable interlayer magnetic coupling in centimeter-scale MoS₂ bilayer. Nano Research (2021) 中国科技大学李晓光等.

8. Exceptional combination of large magnetostriction, low hysteresis and wide working temperature range in (1-x)TbFe_2-xDyCo₂ alloys. Acta Materialia (2021) 西安交通大学任晓兵等.

9. Bridging the miscibility gap towards higher thermoelectric performance of PbS. Acta Materialia (2021) 武汉理工大学唐新峰等.

10. Lattice distortion and magnetic property of high entropy alloys at low temperatures. Journal of Materials Science & Technology (2022) 中科院力学所蒋敏强等.

11. Enhancing reversible entropy change of all-d-metal Ni_37.5Co_12.5Mn₃₅Ti₁₅ alloy by multiple external fields. Scripta Materialia (2022) 西安交通大学马天宇等.

12. Suppression of Co-Cr Antisite Defect and Robust Half metallicity in CoMCrAl (M=Mn, Fe) Heusler alloys. Journal of Alloys and Compounds (2021) 武汉大学熊锐等.

13. Magnetoelectric phase diagram and magnetic field-induced reversal of electric polarization in Ba_0.5Sr_1.5Mg_1.6Co_0.4Fe₁₂O₂₂ single crystal. Journal of Alloys and Compounds (2021) 化学2区 IF 5.316 上海大学曹世勋等.

14. Giant magnetoresistance effect in Fe-doped SrCoO_2.9-δF_0.1 perovskites. Ceramics International (2021) 中国科技大学陆亚林等.

15. High exchange-bias blocking temperature in an ultrathin amorphous antiferromagnet system. Physical Review B (2021) 山东大学颜世申等.

16. Probe of skyrmion phases and dynamics in MnSi via the magnetoelectric effect in a composite configuration. Physical Review B (2021) 中科院物理所王文洪等.

17. Grain Boundary Evolution of Cellular Nanostructured Sm-Co Permanent Magnets. Materials (2021) 西安交通大学马天宇等.

18. Evaluating the Electrical Characteristics of Quasi-One-Dimensional ZrTe₃ Nanoribbon Interconnects. ACS Applied Electronic Materials (2021) 华中科技大学常海欣等.

19. Vortex dynamics and second magnetization peak in the iron-pnictide superconductor Ca_0.82La_0.18Fe_0.96Ni_0.04As₂. Superconductor Science and Technology (2021) 中科院物理所李世亮等.

20. Nd-Fe-B: From sludge waste to powders via purification and modified Ca-reduction reaction process. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2021) 北京工业大学岳明等.

21. Self-assembly of 1D FeSe₂chains and Fe(dien)₂ complexes for ferrimagnetic inorganic-organic hybrid cuboids. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2021) 中科院金属所张志东等.

22. Polar Lanthanide Anthracene Complexes Exhibiting Magnetic, Luminescent and Dielectric Properties. European Journal of Inorganic Chemistry (2021) 南京大学郑丽敏等.

23. Phase transition mechanism and application of silicon-doped VO₂ thin films to smart windows. Journal of Materials Science: Materials in Electronics (2021) 武汉大学熊锐等.

24. Effect of particle size on spin glass state and Curie temperature in Sm_0.5Ca_0.5MnO₃ with charge ordering. Journal of Materials Science: Materials in Electronics (2021) 杭州电子科技大学霍德璇等.

25. Optimized growth of compensated ferrimagnetic insulator Gd₃Fe₅O₁₂ with a perpendicular magnetic anisotropy*. Chinese Physics B (2021) 清华大学江万军等.

26. Enhanced magnetic properties of Fe-rich Sm-Co-Fe-Cu-Zr magnets by compressive stress-aging. Materialia (2021) 西安交通大学马天宇等.

27. Li-ionic control of magnetism through spin capacitance and conversion. Matter (2021) 山东大学颜世申等.

28. Diradicals or Zwitterions: The Chemical States of m-Benzoquinone and Structural Variation after Storage of Li Ions. CCS Chemistry (2021) 南京大学郑丽敏等.

中科院物理所高鸿钧等

Roton pair density wave in a strong-coupling kagome superconductor. Nature (2021) .

摘要

过渡金属kagome晶格材料具有阻挫、关联和拓扑量子态的物性。近，一类具有拓扑能带结构的钒基kagome金属AV₃Sb₅ (A =K, Rb，和Cs)家族备受关注。这类层状化合物是非磁的，且在低温下进入超导态之前会经历电荷密度波的转变。在这里，我们使用扫描隧道显微镜/谱(STM/S)和Josephson STS，在CsV₃Sb₅中观测到非常规超导和配对密度波(PDW) 。研究发现，CsV₃Sb₅具有V型能隙Δ~0.5 meV，属强耦合超导体(2∆/k_BT_c~5)，超导与4a₀单向和2a₀×2a₀双向电荷序共存。此外，我们发现3Q PDW伴随有超导能隙、相干峰和间隙深度的双向4a₀/3空间调制。我们将这种新的量子态称为旋子-PDW，旋子涡旋-反涡旋格子可以解释观测到的电导调制。施加外磁场，发现强磁场可以抑制超导。而T_c 以上的零场中PDW仍然存在，可以解释赝能隙和关联电子序。我们的发现与高T_c 铜酸超导体具有一定相似性，但也有显著的区别，并为理解钒基kagome金属中相关电子态和超导性的微观起源奠定了基础。

PPMS Resistivity + MPMS

Magnetic susceptibility were determined by a SQUID magnetometer (Quantum Design MPMS XL-1). The SC transition of each sample was monitored down to 2 K under an external magnetic field of 1 Oe. Both in-plane electrical resistivity and Hall resistivity data were collected on a Quantum Design Physical Properties Measurement System (PPMS).

北京大学郭雪峰等

Unveiling the full reaction path of the Suzuki-Miyaura cross-coupling in a single-molecule junction. Nat Nanotechnol (2021) .

摘要

传统的分析技术测量总体平均量和静态无序，提供了有机和有机金属反应机理的基本知识。但单分子节可实现对分子反应过程的原位、无标记和无损传感测量，且具有良好的时间分辨率，传统技术不能比拟。在这里，我们通过高分辨率的单分子平台破译了Pd催化Suzuki–Miyaura偶联的机理。通过分子工程，我们将单分子Pd催化剂共价集成到纳米缺口石墨烯点电中，探测到转化过程的一系列电信号，包括：氧化添加/配体交换、预转移金属化、转移金属化以及还原消除反应。我们的分析表明，转移金属化是决定催化循环的速率的关键步骤，并阐明了有争议的转移金属化机制。此外，我们还确定了每个基本步骤的动力学和热力学常数以及Suzuki–Miyaura耦合的总体催化时间尺度。我们的工作建立了催化有机化学的单分子检测平台，可以实时监测过渡金属催化反应。

PPMS VSM

The IETS at 2 K were measured by a Physical Property Measurement System (PPMS) and a UHFLI lock-in amplifier. The auxiliary output of the HF2LI lock-in amplifier gave a constant bias of 300 mV for the I–t curve..

云南大学胡万彪等

Polaron Hopping Induced Giant Room-Temperature Magnetodielectric Effect in Disordered Rutile NiNb₂O₆. Advanced Functional Materials (2021).

摘要

现有的基于自旋晶格耦合或磁相变的磁介电效应（MD）大多过于微弱或远低于室温，限制了MD材料的应用。本文介绍了无序金红石NiNb₂O₆ (r-NiNb₂O₆)陶瓷在室温下表现出巨大的MD效应，1T磁场下MD系数为−62%，这与自旋依赖的化子跃迁有关。

r-NiNb₂O₆在接近室温时存在介电弛豫，这归因于化子跃迁引起的晶粒化。值得注意的是，这种介电弛豫过程，在220 K< T< 310 K温度范围，可由外部磁场(H = 1 T)调控MD系数达到−62% (10k Hz, 298K时)。r-NiNb₂O₆磁、电和磁电耦合特性的进一步研究表明，MD效应归因于自旋依赖的化子跃迁对外加磁场的纯响应，揭示了MD效应受到化子跃迁激活、自旋晶格耦合和自旋热涨落之间的竞争影响。

PPMS Resistivity

The dc resistance and magnetic properties were measured with the physical property measurement system (PPMS, Quantum design, EC-II). The magnetic field dependent magnetoelectric coupling voltage and dielectric properties was measured by using the home-built sample holders coupled with the PPMS system.(自主开发）

复旦大学车仁超等

Interface compatibility engineering of Multi-shell Fe@C@TiO₂@MoS₂ heterojunction expanded microwave absorption bandwidth. Chemical Engineering Journal (2022).

摘要

由于其独特的界面化和协同的磁介电损耗，多组分核壳微球成为一类备受关注的微波吸收(MA)材料。然而，结合不同的介质壳层来调节更宽的微波频率响应范围仍然是一个巨大的挑战，这限制了终的实际应用。本文通过原位还原工艺制备了多层壳Fe@C@TiO₂@MoS₂ (FCTM)微球。通过调节铁核周围介电壳层的种类和数量，核壳MA微球的复介电常数可以得到优化，从而扩大吸收带宽。在FCTM微球中，Fe-C, C-TiO₂ 和TiO₂-MoS₂形成相容界面可显著促进分层界面化。间隔碳层设计大大促进介电损耗，进而产生显著导电损耗，微球间的耦合作用进一步提高了微球的磁损耗能力。因此，Fe@C@TiO₂@MoS₂多壳复合材料表现出优异的MA性能，在2.5 mm处的小反射损耗(RLmin)为−54.2 dB。重要的是，薄膜厚度仅为2.0 mm时，有效吸收带宽(RL < -10 dB) 可达9.6 GHz，覆盖整个X波段和Ku波段。磁芯与多层介质壳层的结合为高性能微波吸收材料的制备提供了重要的启示。。

MPMS

The magnetic properties were acquired with the superconducting quantum interference device magnetometry (MPMS VSM, Quantum Design Company).

北京大学王健等

Extrinsic and Intrinsic Anomalous Metallic States in Transition Metal Dichalcogenide Ising Superconductors. Nano Lett (2021) .

摘要

二维超导体中的金属基态一直备受关注。由于对外界扰动的敏感性，二维超导体的超低温区测量具挑战性。本文研究了二维过渡金属二硫族系(TMD)超导体4Ha-TaSe₂纳米器件，发现了由外部噪声引起的电阻饱和现象，即“外部异常金属态”。随着温度的进一步降低，并充分过滤外部辐射，我们还获得了本征异常金属态的可靠证据。我们的工作表明，在超低温下，二维TMD超导体中的反常金属态可以被实验揭示为量子基态。此外，从单细胞器件到体块4Ha-TaSe₂中，都发现了超过泡利顺磁限(B_p)的超高面内临界场(B_c2∥) 的Ising超导电性，这可能与TaSe₂亚单分子层之间的弱耦合有关。

PPMS Resistivity & He3 & DR

The Ising superconductivity measurements were carried out with a standard four-probe geometry in a Physical Property Measurement System (Quantum Design, PPMS-16, d.c. technique), with the Helium-3 option for temperature down to 0.5 K and dilution option down to 0.05 K.

北京大学王健等

Observation of In-Plane Quantum Griffiths Singularity in Two-Dimensional Crystalline Superconductors. Physical Review Letters (2021) .

摘要

量子格里菲斯奇点(QGS)揭示了猝灭无序对量子相变的深刻影响，其特征是动态临界指数在涡旋玻璃相（即量子格里菲斯相）边界的发散。然而，在没有涡旋情况下，QGS能否在平行磁场下存在仍然存疑。在这里，我们研究了分子束外延生长的超薄PdTe₂薄膜中磁场诱导的的超导-金属转变。值得注意的是，4层PdTe₂薄膜在垂直和平行磁场作用下都出现了QGS。因而我们提出了一种新的直接激活标度分析，为QGS提供了重要的证据。当薄膜厚度增加到6层时，垂直场下QGS消失，平行场下QGS持续存在，这种不一致可能源于微观过程的差异。我们的工作证明了平行场诱导QGS的普适性，并可以激发对平行磁场下新型量子相变的进一步研究。

PPMS Resistivity & DR

The resistance and magnetoresistance were measured in a dilution refrigerator (MNK 126-450; Leiden Cryogenics BV) and a commercial physical property measurement system (Quantum Design, PPMS-16) with the dilution refrigerator option.

中国科技大学李晓光等

Sulfur-vacancy-tunable interlayer magnetic coupling in centimeter-scale MoS2 bilayer. Nano Research (2021).

摘要

赋予双层过渡金属二硫族(TMDs)化合物可调磁性对于研究多电子自由度(DOFs)的耦合具有重要意义。然而，有效诱导和调节双层TMD薄膜的磁相互作用仍面临挑战。本文通过在厘米级MoS₂双分子层中替换掺杂Co离子，从而引入硫空位(VS)来调节层间的电子耦合与交换相互作用。磁测量结果表明，该方法可将层间交换相互作用由反铁磁性(AFM)转变为铁磁性(FM)。实验表征和理论计算表明，增强的磁化强度主要是由于Co 3d能带和VS杂质能带的杂化改变了部分Co原子的层间轨道杂化方式，进而增强了层内FM。我们的工作为缺陷方式调节层间交换作用铺平了道路，并可推广到其他二维(2D)磁性材料。

SQUID

Magnetization studies were carried out using a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer.

西安交通大学任晓兵等

Exceptional combination of large magnetostriction, low hysteresis and wide working temperature range in (1-x)TbFe_2-xDyCo₂ alloys. Acta Materialia (2021) .

摘要

磁致伸缩材料具有磁致伸缩大、磁滞小、工作温度范围宽的特点，应用广泛但鲜有获得。在这项工作中，我们发现(1-x)TbFe_2-xDyCo₂合金性能绝佳：x = 0.5的成分表现出低磁滞的磁致伸缩λ||,max ∼2066 ppm，是商用Terfenol-D超磁致伸缩合金（λ_||,max ∼1298 ppm）的1.59倍。此外，λ_|| >1298 ppm的温度窗口超过240 K，λ_|| >1000 ppm的工作温度窗口可从40 K到324 K，可以覆盖大部分的空间环境温度波动。通过对磁化率、X射线衍射和会聚束电子衍射的系统研究，我们建立(1-x)TbFe_2-xDyCo₂相图，f发现在菱形(R)相和正交(O)铁磁相之间出现了准同型相界(MPB)，超磁致伸缩、低滞后和宽工作温度范围正是与这种R-O MPB相关。我们的工作表明，R-O MPB的构建可能为寻找高性能磁致伸缩材料提供了一种新的途径。

PPMS VSM + MPMS

The AC susceptibility curves (40 K-400 K) were measured using the superconducting quantum interference device (SQUID-MPMS3, Quantum Design) with a magnetic field of 50 Oe, a frequency of 111 Hz and a ramping rate of around 2 K/min. The magnetization versus magnetic field ( M - H ) hysteresis loops at different temperatures were measured by the physical property measurement system (PPMS, Quantum Design).

武汉理工大学唐新峰等

Bridging the miscibility gap towards higher thermoelectric performance of PbS. Acta Materialia (2021) .

摘要

两同构化合物形成固溶体是调节热输运、提高窄间隙半导体热电性能的重要方式。然而，由于互溶限的存在，这种方式未完全发挥潜力。像PbS-PbTe合金，其中一个在另一个中溶解度非常有限。我们发现通过引入30 mol%的PbSe， PbS和PbTe之间的互溶得到了很好改善，PbTe在PbS中的溶解度从只有~ 4 mol%扩展到至少16 mol%（ PbS_0.7Se_0.3 ），从而从固溶体角度显著降低了晶格热导率。更重要的是，我们发现PbS的载流子迁移率不受重合金化过程的影响，这与传统的缺陷浓度越高载流子散射越强的认识相违背。我们的电子局域函数(ELF)映射计算结果表明，当PbS和PbTe之间的混溶间隙被PbSe连接时，相邻电子云的重叠增加，周期性电位波动减小。因此，PbS在PbSe/PbTe合金化过程中化学键共价的增强是保留良好载流子流动性的原因。混溶间隙工程同时优化电子和声子输运，同样适用于其他材料，像 Pb_0.99Ga_0.01S_0.7-xSe_0.3Te_x (x ≥ 0.12) 。

PPMS Resistivity

The room temperature Hall coefficients ( R H ) were measured on physical properties measurements system (PPMS-9, Quantum De- sign, USA) with a magnetic field of ±1 T.

中科院力学所蒋敏强等

Lattice distortion and magnetic property of high entropy alloys at low temperatures. Journal of Materials Science & Technology (2022).

摘要

中、高熵合金(MEA/HEAs)的形变机制和磁性能与晶格畸变和温度密切相关，特别是在低温区域。然而，随温度降低晶格畸变的演化及其对形变机制和磁态转变的影响却鲜有研究。在本工作中，原位同步辐射X射线粉末衍射(SR-XRD)实验，确定了CrCoNi MEA, CrFeCoNi和CrMnFeCoNi HEAs从293K到123K的晶格畸变演化，并进行了磁测量。原位SR-XRD结果表明，随着温度的降低，晶格畸变幅度普遍减小，与文献报道的层错能(SFE)趋势吻合。因此，晶格畸变的减少可能对形变机制转变有重要贡献。磁测量结果表明，CrFeCoNi HEA在173k以下有明显的铁磁相变。而CrCoNi MEA和CrMnFeCoNi HEA没有观察到明显的磁相变。本文的研究成果将为特殊性能的HEAs设计提供了可能。

PPMS VSM

Magnetic measurements were carried out by using a vibrating sample magnetometer (VSM) equipped on the Dynacool PPMS system from American Quantum Design with a temperature stability better than ±0.2% and a magnetism resolution higher than 0.2 mT.

西安交通大学马天宇等

Enhancing reversible entropy change of all-d-metal Ni_37.5Co_12.5Mn₃₅Ti₁₅ alloy by multiple external fields. Scripta Materialia (2022).

摘要

全d金属Ni_37.5Co_12.5Mn₃₅Ti₁₅合金可通过引入多个外场实现可逆熵变的增强。我们的研究表明，当磁场从0.01T提升到 5 T，可逆熵变可以从8.9 J kg−1K−1 提升到 24.1 J kg−1K−1。透射电子显微镜的结构转变和磁致伸缩研究结果表明，合金的磁性和体积具有强耦合作用，因而Ni_37.5Co_12.5Mn₃₅Ti₁₅的磁结构转变温度随磁场以-1.4K T⁻¹的速率降低，随静水压力以+5K kbar⁻¹的速率升高。我们的研究为多场作用实现可逆熵变的增强提供了条件。

PPMS VSM+HP

Magnetization measurements were carried out using a vibrating-sample-magnetometer of a Quantum Design-physical properties measurement system (PPMS). Hydrostatic pressure was applied to the sample placed in a piston clamp Be-Cu pressure cell, which can be equipped into the PPMS.

免责申明：本文汇总的所有文献，仅出于信息传递之目的，不保证所有信息的准确性和完整性，若文中任何文字或图片有知识版权，请联系我们时间删除。