Quantum Design中国用户科研成果快报（2023年第九期）

2023-11-24 18:22:09, 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（2023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. A one-third magnetization plateau phase as evidence for the Kitaev interaction in a honeycomb-lattice antiferromagnet. Nature Physics (2023) 南京大学温锦生.

2. Invar Effect in the Wide and Higher Temperature Range by Coherent Coupling in Fe‐Based Alloy. Advanced Functional Materials (2023) 西安交通大学马天宇.

3. Practicable Zn metal batteries enabled by ultrastable ferromagnetic interface. Science Bulletin (2023) 北京大学侯仰龙.

4. Exploring the Epitaxial Growth Kinetics and Anomalous Hall Effect in Magnetic Topological Insulator MnBi₂Te₄ Films. ACS Nano (2023) 武汉理工大学唐新峰.

5. Organic radical ferroelectric crystals with martensitic phase transition. Nature Communications (2023) 东南大学董帅.

6. Anomalous spin current anisotropy in a noncollinear antiferromagnet. Nature Communications (2023) 华东师范大学詹清峰.

7. Direct observation of topological magnon polarons in a multiferroic material. Nature Communications (2023) 南京大学温锦生.

8. Two-Electron Oxidations at a Single Cerium Center. Journal of the American Chemical Society (2023) 北京大学高松.

9. ZrTe₂ Compound Dirac Semimetal Contacts for High-Performance MoS₂ Transistors. Nano Letters (2023) 华中科技大学常海欣.

10. A low-temperature face-centered-cubic polymorph of Cu₆GeWSe₈ with a semiconductor-like conductivity. Journal of Alloys and Compounds (2023) 中科院物理所任治安.

11. Tunning the magnetism and magnetocaloric effects of EuAl₄ single crystals by Si and Cu doping. Journal of Alloys and Compounds (2023) 江西理工大学马胜灿.

12. Phase transition from SrRuO₃ to Sr₃Ru₂O₇ by tuning oxygen pressure at low processing temperature. Scripta Materialia (2024) 广州大学郑仁奎.

13. Magnetic Property, Heat Capacity and Crystal Structure of Mononuclear Compounds Based on Substitute Tetrazole Ligand. Molecules (2023) 中科院物化所史全.

14. Spin Qubit in a 2D GdIIINaI‐based Oxamato Supramolecular Coordination Framework. Chemistry – A European Journal (2023) 南京大学宋友.

15. Field-free room-temperature modulation of magnetic bubble and stripe domains in 2D van der Waals ferromagnetic Fe₃GaTe₂. Applied Physics Letters (2023) 华中科技大学常海欣.

16. Field-dependent anisotropic room-temperature ferromagnetism in Cr₃Te₄. Physical Review B (2023) 中科院强场中心张裕恒.

17. Anomalous Nernst effect and topological Nernst effect in the ferrimagnetic nodal-line semiconductor Mn₃Si₂Te₆. Physical Review B (2023) 重庆大学周小元.

18. Vanadium-based superconductivity in the breathing kagome compound Ta₂V_3.1Si_0.9. Physical Review B (2023) 中科院物理所李世亮.

19. Valence transition and termination-dependent surface states in the topological Kondo semimetal YbPtBi. Physical Review B (2023) 浙江大学袁辉球.

20. Magnetic properties of the quasi-one-dimensional S=1 spin chain antiferromagnet BaNiTe₂O₇. Physical Review Materials (2023) 东南大学董帅.

21. Transition from weak antilocalization to linear magnetoresistance by tuning structure geometry and chemical potential in nanostructured Bi₂Se₃ films. Journal of Solid State Chemistry (2023) 中科院金属所张志东.

22. Magnetic properties and magnetocaloric effect of a metallic triangular lattice antiferromagnetic DyAl₂Ge₂ single crystal. Journal of Solid State Chemistry (2023) 中科院金属所张志东.

23. Crystal and electronic structures, transport properties of a ternary tungsten silicophosphide W₃Si₂P. Journal of Solid State Chemistry (2023) 中科院物理所任治安.

24. Temperature controlled magnon–photon coupling in a YIG/GGG-superconducting cavity coupled system. Journal of Applied Physics (2023) 山东大学颜世申.

25. Graphite/Epoxy-Coated Flaky FeSiCr Powders with Enhanced Microwave Absorption. Metals (2023) 华南理工大学刘仲武.

南京大学温锦生等

A one-third magnetization plateau phase as evidence for the Kitaev interaction in a honeycomb-lattice antiferromagnet. Nature Physics (2023)

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摘要

通过集体量子效应，量子磁体的磁化强度被固定在饱和磁化值的一部分。这一现象在S = 1/2的三角晶格反铁磁体中得到了诸多实验观测的证实。它们具有强烈几何阻挫，磁化平台相被认为源于量子涨落驱动的“无序导致有序”机制。本文在蜂窝晶格自旋为1的反铁磁体Na₃Ni₂BiO₆中观测到1/3磁化平台相，而该材料没有几何阻挫问题。根据弹性中子散射测量，本文提出平台相的自旋结构是一种罕见的部分自旋翻转亚铁磁序。理论计算表明，键各向异性Kitaev相互作用平台相阻挫起源，暗示Kitaev相互作用成为高自旋磁体中阻挫和稳定相形成的不同起源。

PPMS VSM & HC

Magnetization and specific heat measurements were conducted in a physical property measurement system PPMS-9T from Quantum Design. Later, we extended the magnetization measurements up to 14 T in a PPMS-14T.

西安交通大学马天宇等

Invar Effect in the Wide and Higher Temperature Range by Coherent Coupling in Fe‐Based Alloy. Advanced Functional Materials (2023)

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摘要

Invar合金因其零热膨胀(ZTE)、各向同性、工作温度高、适应温区宽等特点，在航空航天和现代工业等领域备受关注。然而，一种材料很难同时满足上述特性。传统方法如元素或空位掺杂可以提高材料工作温度，但往往会损害ZTE。本文通过相干耦合两个立方相，在Fe_2.75Co_0.25PtB_0.25中获得了截止温度较高(560 K)、工作温区较宽(ΔT = 200 K)的各向同性ZTE金属材料。其工作温度范围远高于Fe_0.65Ni_0.35商用Invar合金。高角环场成像和同步X射线衍射证明，通过A1与其相干L1₂纳米畴之间的相干界面耦合，它们原有的负热膨胀或正热膨胀性能改变为相同ZTE性能。这种通过相干耦合实现的热膨胀调节的策略，将为ZTE设计带来一场重大的创新革命。

PPMS VSM

The magnetic measurements were carried out using Physical Property Measurement System (PPMS-DynaCool, Quantum Design).

北京大学侯仰龙等

Practicable Zn metal batteries enabled by ultrastable ferromagnetic interface. Science Bulletin (2023)

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摘要

可充电锌(Zn)金属电池(RZMB)被证明是未来能源存储行业中一种可持续、低成本的替代方案。然而，锌沉积行为和源于水的寄生反应为锌阳极的制造和商业化带来了重大挑战。本文发现，铁磁界面与磁场(MF)相结合，可以有效解决这些制造障碍。具有高化学稳定性的铁磁层的引入，不仅可以通过磁场维持沉积的长期稳定，而且可以阻止副反应的发生，从而减少了产气。这些优点使得锌阳极可以实现超过350小时的稳定锌沉积，放电深度(DOD_Zn)高达82%，并且可以很好地转化为ZnFe-MF||V₂O₅ 全电池，支持在13.1 mg/cm²的高质量负载下稳定循环，这使得RZMB配置具有商业应用前景。

PPMS VSM

The magnetic properties were measured using a physical property measurement system (DynaCool, Quantum Design). Specially designed cells were used for in situ magnetometry experiments at a constant magnetic field (MF).

武汉理工大学唐新峰等

Exploring the Epitaxial Growth Kinetics and Anomalous Hall Effect in Magnetic Topological Insulator MnBi₂Te₄ Films. ACS Nano (2023)

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摘要

MnBi₂Te₄基本征磁性拓扑绝缘体的发现在凝聚态物理领域引起广泛关注，因为它们是探索量子反常霍尔效应和其他磁性拓扑相互作用的理想平台。然而，制备单相MnBi₂Te₄薄膜仍然是研究领域的一个共同挑战。本文提出了一种有效而简单的方法，通过直接匹配中间体Bi₂Te₃和MnTe的生长速率来制备高质量的、接近化学计量的MnBi₂Te₄薄膜。通过系统的实验研究和热力学计算，我们发现在薄膜生长过程中容易形成Bi₂Te₃和MnTe二元相，而Bi₂Te₃ + MnTe→ MnBi₂Te₄反应是所有可能反应路径中的限速步骤，这可能导致生长的MnBi₂Te₄薄膜中存在Bi₂Te₃和MnTe杂质相。此外， Bi₂Te₃和MnTe杂质会在MnBi₂Te₄薄膜中分别引入了负或正的反常霍尔信号。我们的工作表明，进一步操纵生长参数应该是制备相纯MnBi₂Te₄薄膜的基本途径。

PPMS Resistivity

The magneto-transport measurements in the range of 2−300 K were conducted by using a Physical Property Measurement System (PPMS-9T, Quantum Design).

东南大学董帅等

Organic radical ferroelectric crystals with martensitic phase transition. Nature Communications (2023)

摘要

有机马氏体化合物是一种新兴的智能材料，具有铁弹性和形状记忆效应等物理特性。然而，由于高度的结构对称性和有限的设计理论，在有机体系中很少发现有铁电性和马氏体相变相结合的材料。我们利用“铁电化学”中的引入单一手性策略和H/F取代策略，成功设计合成了首例具有高相变温度的有机自由基铁电体。研究发现，该铁电体还具有马氏体相变，铁电性和马氏体相变的结合使得该化合物在相变过程中展现出了132 K的超大热滞。密度泛函理论计算进一步证实了这种具有两个相互竞争的(亚)稳相的大热滞。罕见的马氏体相变与铁电相结合，实现了两种不同铁电相在室温下的双稳定。我们的发现为探索马氏体铁电化合物在可切换记忆器件、软机器人和智能执行器中的潜在应用提供了见解。

MPMS

Magnetic measurements for the compound were performed on a Quantum Design MPMS XL5 SQUID system with powder samples.

华东师范大学詹清峰等

Anomalous spin current anisotropy in a noncollinear antiferromagnet. Nature Communications (2023)

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摘要

立方材料具有高晶体对称性，因而不太可能出现各向异性的输运现象。与这种普遍认知相反，本文报道了在具有面心立方结构的非共线反铁磁Mn₃Pt (001)薄膜中出现了反常的各向异性自旋电流。这种各向异性源于时间反演奇、偶对称自旋霍尔效应的交织。基于Mn₃Pt基异质结构中电流诱导自旋矩的对称性分析和实验表征，我们发现Mn₃Pt (001)产生的自旋流对所有自旋分量的电流方向都表现出奇异的依赖关系，与传统的立方体系不同。我们还证明了这种各向异性自旋电流可以用于实现譬如垂直磁化的有效无场开关等低功率自旋电子应用。

MPMS + PPMS Resistivity

The magnetic and electrical properties were measured in a magnetic property measurement system (MPMS, Quantum Design) and physical property measurement system (PPMS, Quantum Design), respectively.

南京大学温锦生等

Direct observation of topological magnon polarons in a multiferroic material. Nature Communications (2023)

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摘要

磁振子极化子是一种同时具有磁振子和声子特性的元激发，在许多自旋电子学和磁振子学现象中发挥着关键作用。尽管人们一直在实验中探索磁振子极化子，但明确揭示其完整的精细能带结构的直接谱学证据仍然缺乏。本文利用中子能谱在强磁子-声子耦合的多铁材料Fe₂Mo₃O₈中直接观察到了磁振子极化子。具体来说，在磁有序温度以下，原磁振子和声子带的交叉处打开间隙，形成两支分离的磁振子-极化子带。每支能带的磁子和声子成分混合、转换和能带反转。我们将磁振子极化子的形成归因于Dzyaloshinskii-Moriya相互作用诱导的强磁振子-声子耦合。有趣的是，我们发现能带反转的磁振子极化子是拓扑非平庸的激发。这些结果揭示了由磁子-声子耦合引起的奇异的元激发，为实现拓扑态提供了新的途径。

PPMS VSM

The magnetization was measured with a 15.1 mg single crystal using the vibrating sample magnetometer option integrated in a Physical Property Measurement System (PPMS-9T) from Quantum Design.

北京大学高松等

Two-Electron Oxidations at a Single Cerium Center. Journal of the American Chemical Society (2023)

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摘要

双电子氧化在合成和催化中普遍存在，又起着关键作用。对于过渡金属和锕系元素，双电子氧化通常发生在单金属位点。然而，稀土金属的氧化还原反应多限于单电子过程，由于可触达氧化态的缺乏。尽管近来非传统氧化态化学方面取得了进展，但由于低价化合物的低稳定性和不同氧化态之间的巨大差异，阻碍了在单一稀土金属中心实现双电子氧化过程。本文首次报道了在铈(II)中心实现双电子氧化，生成铈(IV)末端配合物。合成了一系列以三脚三胺芳烃配体为载体的铈(II-IV)配合物，并对其进行了表征。单铈中心双电子氧化的实现，为分子稀土金属化学研究带来了新的前景。

MPMS

To further elucidate the electronic structure of K[2], variable-temperature superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometry measurements were conducted on 1 and K[2].

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