许多数家族都有个古怪的东西，但莱斯大学的物理学家艾米莉亚·莫罗桑发觉了一整套古怪的化合物，可行帮助解释其它量子资料工程师为下一代计算机和电子设施所做的神秘的电子和磁性事业。

Morosan和30位一同作者在 本周的一项探讨中描画了第一种家族成员 - 一种由镱，铑和硅制成的“半金属Kondo晶格”，比重为1比3到7 - 本周在物理学会期刊上发表的一篇文章物理点评X(PRX)。该论文描画了YbRh3Si7的两个特性 - “超磁性”和“低载体近藤”效应 - 从前很少用相同资料测量过。

Morosan的实验室专门探讨量子资料的设置，发觉和合成， 在戈登和贝蒂摩尔基金会量子体系倡议(EPiQS)的紧急景象的扶持下，组建了1-3-7的新系列。她说，在摩尔资助的探讨此前，科学文件中曾经描画了少数1-3-7。她说，在她的小组发觉的1-3-7家庭中的几种化合物中，有四种是磁性的，三种是鉴于镱的，而且“每种化合物都比最终一个更令人惊讶”。

“起首，这使咱们有机会本人了解全部这点，接下来相互了解他们，”Morosan说，他 于2014年被任命为 摩尔基金会EPiQS资料概括探讨员。“比如，这点之中的构造和化学差异十分小。晶格参数差不多相同。大家可行预期，这点相干化合物的物理浮动将是最小的，但咱们发觉磁性和传输性质有相当大不同。假如咱们能够了解为何在这种系列中产生了这类概况，它可能会让咱们搜索具备咱们想要的属性的化合物。“

在YbRh3Si7和全部其它晶体中，原子以有序的形式排列。每个晶体都有本人的标记性构造图案或 晶格。在含有铁或镱等磁性素材的晶体中，晶格中原子的有序排列平常与磁性顺序齐头并进。

比如，每个电子都像一种微小的旋转磁铁，在其自旋 轴的两端都有个正负磁极 。电子的 磁矩指的是自旋轴指到的方向，在铁和镱等素材中，每个素材包涵众多电子，原子可行具备强盛的集体磁矩。在铁磁体中 - 这点资料粘在没有数的冰箱和车子上 - 这点磁矩都指到一种方向。在反铁磁体中，如YbRh3Si7，一半的力矩指到一种方向，另一半指到相反的方向。

科技企业越来越关心在固态器件中运用自旋。 Spintronics是一项不停进行的活动，着力于为数据传输，数据存储和计算组建鉴于旋转的技艺，包括用于量子计算机的根本新款芯片 。

关于探讨新磁性资料(如YbRh3Si7)的人来讲，探测磁性顺序的一个方法是经过诱导力矩响应外部磁场指到另一种方向。经过测量改变磁矩指到所需的场能量，物理学家可行更多地理解晶格在磁矩表明形式中的效用。

在许多数资料中，随着强度的增添，原子的磁矩渐渐朝向外场的方向旋转。在 超磁体中，即便在施加外部场时，晶体场的力也会发挥效用，让得力矩维持锁定在适当的位子。可是当场能量达到临界水准时，刹那刹那忽然映入一种与场所更紧密对齐的新布置。假如场强充足大，那末可行使力矩与场对齐，但“只能经过这类一步步浮动的进程使人想起 魔鬼的楼梯，”Morosan说。

元磁性跃迁的发觉是YbRh3Si7结晶构造中少许奇怪的事宜的第一种线索。

“鉴于镱的化合物中很少有超磁性的例子，”该探讨的一同作者，莫桑桑团体的探讨生Macy Stavinoha说。“这类转变使咱们见到了潜在的磁性构造，这十分繁杂。咱们不得不运用多个技艺来确认所涉及的内容。“

解释资料磁性顺序的八年实验性冒险由前博士领导。弟子和合着者Binod Rai包括前往田纳西州 橡树岭实验室，马里兰州 准则与技艺探讨所，英国 卢瑟福阿普尔顿实验室，佛罗里达州 高磁场实验室 和新墨西哥州 洛斯阿拉莫斯实验室。

Morosan显示，这点实验帮助她的团队解读了YbRh3Si7中的构造，电子和磁力等混乱的竞争。

“无甚么比这更容易的了，你可行坐下去瞧瞧实验中的数据并立即叮嘱产生了甚么，”她说。

比如，实验表达，当垂直于零场力矩方向施加磁场时，YbRh3Si7中的超磁转变产生在较轻的场。这与差不多全部其它鉴于镱的化合物中的磁性转形状改变成对照，这类化合物在施加的场与力矩方向平行时产生。Morosan说，这表达YbRh3Si7中不同能量级之中的微妙平衡。

在磁矩和传递电子之中加强的相互效用中可行见到资料中竞争能量标度的另一种例子。这类相互效用被称为“ Kondo筛选 ”，当载体电子 - 电流中的流动粒子 - 与镱原子中的磁性排列电子相互效用时发生。Stavinoha说它令人费解，由于YbRh3Si7的载流子电子密度低于许多数已知的Kondo资料。

“你很少在一种同构化合物家庭中寻到若干Kondo体系，”Stavinoha说。“在1-3-7系列中，咱们发觉了三种具备不同磁性和电子特性的Kondo体系。构造类似性和物理性质差异的联合为相比探讨提供了很没有问题机会。“

Morosan是Rice的物理学和天文学，化学，电子和计算机工程教授，也是Rice事业量子资料中心的成员，这 是一项应用全世界合作伙伴关连和超越20个水稻探讨小组的优势来解决相干难题的大学。量子资料。