近日，由中国科学院年夜学传授苏刚和中国科学院理论物理研究所研究员李伟构成的结合研究团队，应用进步前辈的有限温度张量收集态方式，经年夜范围计较完全地给出了铁磁与反铁磁景象下吉塔耶夫（Kitaev）蜂巢晶格模子的温度-磁场相图，发现了由拓扑激起所激发的庞大磁卡效应，并提出一种无需操纵液氦的极低温制冷新机理，为吉塔耶夫磁体可能的利用指了然新标的目的。这项工作颁发在《天然—通信》上。

阻挫量子磁体可作为新型的磁制冷工质，有望实现极低温的固态制冷。吉塔耶夫量子自旋液体因为阻挫效应与量子涨落的配合感化，即使在远低在彼此感化能标的低温乃至零温时也不会构成磁有序，其低能拓扑激起会携带庞大的低温熵，经由过程外场的有用调控可以或许实现显著的磁卡效应，进而实现拓扑激起极低温制冷，这为摸索新型固态制冷机制可斥地一条新路子。

研究团队操纵自行开辟的切确高效有限温度张量收集态方式，经年夜范围计较系统地给出了铁磁和反铁磁吉塔耶夫蜂巢晶格阻挫模子的温度-磁场相图。研究发现，铁磁系统在中心温度区间的分数液体相存在显著的磁卡效应，该效应源在自旋分数化所发生的近乎自由的Z2规范磁通，可用一个顺磁物态方程来描写。

同时，研究团队经由过程热力学计较发现，在反铁磁景象下，中心磁场相为无能隙的U (1) 量子自旋液体相，其具有自旋子（spinon）费米面，揭示出庞大的低温熵和更加显著的磁卡效应，经由过程绝热去磁可以或许实现极低温固态制冷。研究成果注解，该系统中的制冷机制分歧在传统磁热效应中单个磁矩随开云体育app外场转变而带来的磁熵变，这是一种由系统中的拓扑激起和演生规范场等集体激起所激发的新型磁卡效应，被定名为拓扑激起磁卡效应。

吉塔耶夫蜂巢晶格磁体的拓扑激起制冷机制示意图。研究团队供图

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研究团队还对吉塔耶夫磁体的候选材料，如Co 基蜂巢晶格磁体 Na2Co2TeO6中若何实现拓扑激起磁卡效应进行了研究。经由过程切磋材猜中可能存在的海森堡等非吉塔耶夫彼此感化对磁卡效应的影响，发现系统的自旋分数化现象和拓扑激起不变地存在在必然的能量/ 温度规模，由拓扑激起所引发的磁卡效应具有鲁棒性。研究注解，吉塔耶夫量子磁体不但在实现拓扑量子计较方面具有主要的科学价值，并且在无液氦极低温固态制冷范畴一样有着潜伏的广漠利用前景。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51146-7

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