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2025/07/03 周四 09:00

自旋超固态与极限制冷

 超固态是一种在低温下涌现出的新奇量子物态,兼具固体和超流体的特征。超固态自上世纪六十年代末作为猜测提出以来,理论上已在许多系统中发现了超固态量子相,但除了冷原子气的模拟实验外,人们一直尚未在固态物质中找到超固态存在的可靠实验证据。超固态也是Science期刊2005年列出的125个重大科学问题之一。本报告将主要介绍我们研究团队最近在钴基三角晶格量子磁性材料中,通过极低温中子衍射以及非弹性中子散射实验和磁热性质的测量,结合高精度量子多体计算,理论与实验协力攻关,证实了阻挫量子磁体中超固态(自旋超固态)的存在。这是首次在实际固体材料中给出超固态存在的实验证据。随后我们发现在自旋超固态量子临界点附近,该材料呈现出巨大的磁熵变,引起巨磁卡效应,通过绝热去磁过程获得了-273.056℃的极低温,最终实现了亚开温区无氦3的极低温制冷,并应用到实际材料的极低温物性测量中。自旋超固态及其巨磁卡效应的发现是基础研究的一项重要突破,也为我国在空间探测、量子科技、物质科学等研究领域的极低温制冷提供一种可能的解决方案。本报告的工作先后入选“两院院士评选2024年中国十大科技进展新闻”和“2024年度中国科学十大进展”,有关后续相关研究进展也将进行简要介绍。

苏刚 研究员(中国科学院理论物理研究所) 理工楼1226

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