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铁磁-铁电互斥(exclusion)瓶颈如何破?—写在新书发行之际

已有 964 次阅读 2022-3-27 10:33 |个人分类:科学研究|系统分类:科研笔记

铁磁性量子材料家族包括铁磁半导体、铁磁-铁电多重铁性体、铁磁电体、铁磁金属等不同的种类,它们是自旋、电荷、晶格等不同物理自由度共存与交叉作用的结果。时至今日,室温铁磁半导体和铁磁-铁电多铁材料之所以难发现受铁磁材料通常是金属、反铁磁材料是绝缘体铁磁性和半导性源于不同的晶体结构和化学键铁电性与磁性在钙钛矿氧化物中化学不兼容矛盾认知的束缚,现有研究大都转寻新机制以期绕开上述障碍。为了早日发现这些材料,与其绕开矛盾不如变革研究范式、重新审视现有认知,以期更接近物质存在的本质。

近年来,作者采用数据科学范式,通过为钙钛矿氧化物构建具有化学组成与结构变化趋势的数字化系综描述符,小数据挖掘铁性相变温度、铁性序、禁带宽度、极化强度等不同物性参数与系综描述符之间的量化关系与规律,揭示了自旋磁序与铁电序、电子禁带在双钙钛矿氧化物中高温共存与耦合机制,建立了室温铁磁性量子材料化学组成逆向设计物理模型。《钙钛矿结构铁性功能材料》一书总结了相关学术思想与阶段工作进展。

其中,数据挖掘表明铁电序和铁弹序是原子密堆系统体积失配导致的集体效应,由原子的质量、大小和价电子等特征量决定;自旋磁序是磁性离子内层电子自旋的集体行为,由B位磁性离子对的电子组态与对称性决定;电子能带结构由B位磁性离子的内层d电子填充数决定。它们是不同时-空尺度下不同粒子系统的集体行为,在双钙钛矿结构晶体中能够和谐共生、交叉耦合。

《钙钛矿结构铁性功能材料》一书将于2022328日发行。在材料科学与工程领域进行数据科学范式实践构成了本书的时代背景,在钙钛矿结构铁性功能材料领域进行数据科学范式应用形成了本书的逻辑架构,本书初步构建了物质磁电效应研究的理论与实践基础。特别是,这些前期工作为第四被动元件(memristor的发明理清了理论脉络、创造了物质基础。

 




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