Танец магнитов под давлением ✛ ✎

Оригинал: "Evidence of a Kondo lattice quantum critical point and of non-Fermi liquid behavior in the intercalated layered system V$$_{5}$$S$$_{8}$$"
arXiv:2408.09956 · 2024-08-19 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Электроны и магнитные моменты атомов ванадия сплетаются в танец, который смолкает под давлением.

В этом материале крошечные магнитики атомов ванадия и электроны устроили подобие стаи птиц. Каждый магнитик, как птица, хочет лететь по-своему, но поток электронов заставляет всех двигаться единым фронтом, из-за чего движение становится тяжёлым и медленным — электроны «толстеют» в сотни раз и образуют густую жидкость.

Сжатие до 10 гигапаскалей — такое давление превращает графит в алмаз — обрывает этот танец. Магнитный порядок и текучесть исчезают одновременно в точке квантового перехода. Здесь уже не температура, а квантовые дрожания заправляют всем, и энтропия (мера хаоса) резко меняется. Спектроскопия позволяет засечь эти преображения. Парадоксально, но самое чуткое поведение возникает при глубоком холоде, когда тепловые помехи стихают.

В тяжёлофермионных материалах электроны «толстеют» до массы целого атома и едва ползут сквозь кристалл.

C_p/T = \gamma + \beta T^2
Низкотемпературная теплоёмкость: линейный член γ (коэффициент Зоммерфельда) отражает плотность электронных состояний, а квадратичный член β — вклад фононов.
\rho = \rho_0 + A T^n
Электросопротивление: при ферми-жидкостном поведении n=2, а при неферми-жидкостном n≈1. Изменение n под давлением указывает на квантовую критичность.
Учёные
Emmy NoetherSatyendra Nath BoseAlbert EinsteinWolfgang PauliEnrico FermiPaul Dirac
Понятия
ферми-жидкость решётка кагоме квантовая спиновая жидкость эффект Кондо антиферромагнетик поверхность Ферми температура Кюри кристаллическая решётка уровень Ферми антиферромагнитный порядок