研究人员提供了直接证据，证明新型二十面体准晶体的磁性取决于每原子中的电子比例。东京科学大学的Ryuji Tamura教授的团队合成了一种由金、镓和镝组成的新型二十面体准晶体（i QC）。新的i QC表现出可调控的铁磁性和高相位纯度，这使得对准晶体中铁磁性的研究更加集中。

二十面体类晶体（i QCs）--它们是拥有特殊几何结构和长程秩序的固体，具有晶体学上的对称性，但没有周期性，显示出有趣的物理和磁性特性。资料来源：东京科学大学的田村龙二教授

(资料图)

该研究显示，磁相互作用的平衡和i QCs中的奇异磁性订单的存在是可以控制的，这为磁性技术的发展提供了潜在的进展。

类晶体（QCs）具有奇特的结构和有趣的原子排列。尽管从外观上看它们与晶体相似，但在原子尺度上，它们缺乏周期性，尽管是有序的。这样的结构安排赋予了准晶体以对称性和其他在晶体中缺少的特殊属性。特别是具有特殊几何结构的二十面体QCs（i QCs），显示出有趣的磁性。

在最近的一项突破中，由东京科学大学（TUS）的Ryuji Tamura教授领导的一个研究小组在金-镓-钆和金-镓-铽i QCs中发现了铁磁秩序。然而，这些i QCs并不适合进一步研究i QCs中的铁磁性，因为它们还含有很大一部分的近似晶体（AC）相。ACs具有与QCs类似的结构，但由于它们也具有磁性，这就干扰了对QC相的磁性的单独研究。

为了弥补这一差距，田村教授的团队现在已经合成了一种新型的金-镓-镝（Au-Ga-Dy）i QC。据田村教授说，"Au-Ga-Dy i QC是铁磁性的，高度可调谐的，并且具有高相位纯度"。该研究小组，包括来自TUS的Ryo Takeuchi先生和Farid Labib博士，在《物理评论快报》杂志上发表了他们的发现。。

(a) Au68-xGa17+xDy15 i QCs的粉末X射线衍射图案。在所有的图案中，峰被索引为原始i QCs的峰，表明形成了高纯度的i QCs (b) Au65Ga20Dy15 i QC沿五倍轴的选定区域电子衍射图案。资料来源：东京科学大学的Ryuji Tamura教授

新的i QCs是用含有15% Dy、62-68% Au和23-17% Ga的母合金制备的。这些母合金是通过电弧熔化和快速淬火合成的。使用粉末X射线衍射、电子显微镜、电子衍射和磁感应强度测量对结果的i QCs进行了研究。

研究人员发现，合成的i QC是多晶体，具有高纯度的铁磁相。他们进一步能够描述铁磁转变的平均场性质。

研究人员还发现，新的i QCs在每原子电子数（e/a）比例为1.70时表现出最大的魏氏温度，这是铁磁转变中的一个重要参数，这与以前对ACs的发现一致。这一发现表明，i QCs的磁性能可以通过魏斯温度和e/a比率（一个表明i QCs的费米能变化的参数）得到很好的调整。此外，这些发现表明，铁磁和反铁磁相互作用的平衡，以及奇异磁序的存在，可以通过转移费米能或调整e/a比率来调控i QCs。

(a) Au68-xGa17+xDy15 i QCs的场冷磁感应强度（M/H）的温度依赖性 (b) 在0-25K范围内样品的比热作为温度T的函数。

"纯可调谐铁磁准晶体的发现有可能彻底改变和扩大基于晶体的学术体系。"田村教授总结说："将我们的发现应用于目前该领域的理论工作，例如，在非共面自旋构型领域，如刺猬和旋涡构型，可以导致i QCs中各种非传统的物理特性，包括反常和拓扑霍尔效应。"

这些发现为磁性材料的新领域铺平了道路，推动了磁性数据存储、自旋电子学和磁性传感器等技术的发展。