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DyFeO₃中高于Morin温度的新型磁相变

苏浩斌，郑世芸，王宁，朱国锋，居学尉，黄峰，曹义明，王向峰

物理学报, 2025, 74(8):087801

doi：10.7498/aps.74.20250005

cstr：32037.14.aps.74.20250005

稀土正铁氧体(RFeO₃，R为稀土原子)包含Fe³⁺和R³⁺两套磁性离子亚晶格，存在Fe³⁺-Fe³⁺，Fe³⁺-R³⁺，R³⁺-R³⁺三种相互作用，它们是稀土正铁氧体丰富磁性的来源。本文利用时域太赫兹磁光谱，在1.6—300 K的温度范围内，在不同磁场下，测量a-cut DyFeO₃单晶样品的吸收光谱，并分析光谱中铁磁(FM)和反铁磁共振(AFMR)吸收峰的温度和磁场依赖特性。在零磁场变温实验中，我们发现随温度降低在Morin温度(~ 50 K)出现的温度诱导的自旋重取向(Γ₄→Γ₁)，以及在4 K温度以下存在一个由于电磁振子导致的宽带吸收。在Morin温度以上，我们在恒定温度(70，77，90，100 K)下测量了样品在0—7 T磁场范围的吸收光谱。实验结果表明，随着磁场的增大，存在一个新的磁相变过程(Γ₄→Γ₂₄→Γ₂→Γ₂₄→Γ₂)，相变的临界磁场随温度而变化。这一相变过程是由于外磁场和Fe³⁺-Dy³⁺的各向异性交换相互作用导致的内部有效场的相互竞争和对磁矩的协同作用。本项研究为深入理解稀土铁氧化物的丰富相变和磁电耦合特性，以及开发相关的自旋电子学器件提供参考。

图1 温度100 K时，0—7 T磁场范围内，a-cut DyFeO₃单晶中Γ₄→Γ₂₄→Γ₂→Γ₂₄→Γ₂的相变过程

同行评价

作者利用时域太赫兹磁光谱系统对a-cut DyFeO₃单晶样品进行了包括温度场和磁场依赖性的系统测量。在温度依赖的实验中，观察到在低于4 K下温度引起的电磁振子吸收。在磁场的实验中，磁化过程中首次出现了Γ₄→Γ₂₄→Γ₂→Γ₂₄→Γ₂的新相变过程，这与Fe³⁺-Dy³⁺的相互作用息息相关。该论文创新性强，数据完整详实，讨论系统恰当，结论合理。

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编辑推荐   综述

新型非常规超导体UTe₂的单晶生长方法研究进展

薛子威，袁登鹏，谭世勇

物理学报, 2025, 74(8):087401

doi：10.7498/aps.74.20241778

cstr：32037.14.aps.74.20241778

作为近年来新发现的非常规超导体，重费米子化合物二碲化铀(UTe₂)因被认为存在自旋三重态超导配对、高场再入超导相和新奇量子临界特征而受到广泛关注。然而，不同的样品质量导致该体系的实验研究结果呈现出明显的差异甚至矛盾。关于是否多组分超导序参量、是否时间反演对称性破缺和多个场致超导相是否相同起源等关键问题，学界争议激烈，严重阻碍了对该体系本征超导配对机制的深度认识和理解。本文总结了UTe₂的单晶生长方法研究进展，包括化学气相输运法、熔盐助熔剂法、碲助熔剂法和熔盐助熔剂液体输运法，并梳理了生长条件对样品超导性和结晶质量的影响，最后进行了总结和展望。

图1 UTe₂单晶的生长方法示意图 (a) Te-flux法；(b) MSF法；(c) CVT法；(d) MSFLT法。

同行评价

UTe₂超导是2019年以来重费米子领域新兴的倍受关注的一个前沿研究课题，物理上如超导对称性等一直存在争议，这两年样品质量有很大提升，有很多新的文章发表，发现一些早先的结果极度依赖于样品质量。文章比较系统地梳理了UTe₂样品生长的情况和现状，对推动国内UTe₂样品的生长和在该研究方向的发展具有的很好的意义，也为关心这一研究领域的读者提供了一定的前沿信息，是一篇很有价值的综述。

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专题：少电子原子分子精密谱

B-样条基组方法在少电子原子结构精密计算中的应用

张永慧，史庭云，唐丽艳

物理学报, 2025, 74(8):083101

doi：10.7498/aps.74.20241728

cstr：32037.14.aps.74.20241728

少电子原子的精密光谱在基本物理理论验证、精细结构常数精确测定以及原子核性质深入探索等领域具有重要的应用价值。随着精密测量物理学的快速发展，人们对原子结构数据的需求已从最初的存在性确认，转变为对高度准确性和精确性的持续追求。为了满足精密光谱实验对高精度结构性质数据的迫切需求，我们自主发展了一系列基于B-样条基组的高精度理论方法，并将其成功应用于少电子原子的能级结构与外场响应性质的理论研究中。具体而言，实现了氦原子和类氦离子能谱的高精度确定，为相关实验研究提供理论支撑；实现了幻零波长的高精度理论预言，为量子电动力学理论检验开辟了新方向；提出了有效抑制光频移的理论方案，为氦原子高精度光谱实验的开展提供了重要支持。展望未来，基于B-样条基组的高精度理论方法有望在量子态操控、核结构性质精确测定、超冷分子形成以及新物理探索等前沿领域得到广泛应用，从而推动国内外精密测量物理领域的蓬勃发展。

图1  基于B-样条函数的多种高精度理论方法框架图

同行评价

本文综述了作者所在研究团队近10余年利用B-样条基组方法在氢、氦等简单原子体非相对论、相对论原子结构量子电动力学效应以及原子的电、磁极化性质的精确理论预言。这一系列的成果提供了原子结构计算的新路线，如其中的关联B-样条基组在相对论与QED计算中成功应用，具有原创性；推动了国内外少体原子精密谱实验，比如：氦原子魔幻波长的精确理论预言，对氦原子光谱ppt量级精度的测量起到了重要的指导作用；建议的氦原子亚稳态幻零波长精密测量检验QED理论推动了实验的开展，取得了系列重要的研究成果。文章详细地介绍了研究团队建立的多种理论方法，展示了重要的结果，也对理论方法的发展和进一步的应用提出了展望。

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专题：关联电子材料与散射谱学

铜氧化物超导体电荷序的共振X射线散射研究进展

陈萤，闫裕杰，武岳彤，王奇思

物理学报, 2025, 74(8):087402

doi：10.7498/aps.74.20241402

cstr：32037.14.aps.74.20241402

非常规超导电性通常与一系列复杂的物质态相互竞争或共存。在铜氧化物超导材料中，存在自旋序、电荷序、赝能隙态和奇异金属相等多种物质态。理解它们之间的关系是解决高温超导机理问题的基础。最近的研究结果表明，电荷序关联在铜氧化物体系中普遍存在，并且覆盖了相图的广泛区域，成为高温超导研究的重点。本文总结了共振X 射线散射对铜氧化物中电荷序的研究进展，聚焦于具有能量分辨的非弹性散射实验，着重介绍了关于高温动态电荷序关联的研究，以及结合单轴应力对电荷序进行调控的工作。基于这些结果，讨论了铜氧化物电荷序的微观机制、结构和对称性，以及电荷序对超导和正常态的可能影响，并对未来的研究方向进行了展望。

图1 空穴型掺杂铜氧化物超导体的典型相图。灰色长虚线标记赝能隙出现的温度T*。灰色短虚线指示奇异金属和费米液体相的过渡区域。灰绿色阴影示意电荷密度涨落出现的区域。AF表示反铁磁有序

同行评价

文章阐述了非常规超导体中多种物质态的竞争或共存问题，尤其是铜氧化物超导体中的电荷序现象，这是当前高温超导研究中的一个重要课题，具有较高的研究价值。文中提到使用共振X射线散射技术来研究铜氧化物体系中的电荷序，尤其是涉及能量分辨的非弹性散射，这是一种先进且有效的研究手段，适合于探测材料中的动态电荷关联。结合单轴应力调控电荷序的实验设计，也具有创新性和前瞻性。

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聚合物衬底上微纳物体的激光捕获及操控

尹越，窦琳，沈天赐，刘家彤，谷付星

物理学报, 2025, 74(8):088703

doi：10.7498/aps.74.20241654

cstr：32037.14.aps.74.20241654

聚合物衬底克服了刚性平面衬底在空间形变场景下的局限，并能结合光刻技术制备复杂三维异形空间结构。光热冲镊技术实现了固体界面上对微纳物体的捕获和操控，将该技术应用在聚合物衬底上可开发新的应用场景需求。本文以常用的聚甲基丙烯酸甲酯和负性光刻胶作为聚合物衬底，通过溶胶-凝胶法在其上制备SiO₂纳米薄膜，能有效减轻光热冲击效应引起的热损伤，从而实现微纳物体的激光捕获及操控。实验表明，在常用激光操控功率条件下，当SiO₂纳米薄膜厚度大于110 nm时，能够有效防止聚合物衬底因光热效应引起软化、膨胀和表面破坏。理论计算也表明，纳米薄膜能至少使聚合物表面温度降低111 ℃，并使其产生最高温度的时间滞后13.2 ns。本文使用的纳米薄膜制备技术具有常温、大面积、低粗糙度且厚度均一的优点，能普遍适用于柔性聚合物衬底以及异形结构。本实验结果拓展了激光捕获物体的环境媒介，为其在微纳操控、微纳米机器人和微纳光机电器件等领域的应用提供新的可能性。

图1 金纳米片单次光热冲击时衬底各层温度场分布仿真 (白色十字准线和绿色虚线圈分别代表物体质心和光斑) 金纳米片在无SiO₂纳米薄膜 (a)和90 nm 厚的SiO₂纳米薄膜(b)的PMMA上进行单次光热冲击时衬底各层温度分布模拟图和表面最高温度分布图；(c) 脉冲时间44.8 ns时金纳米片表面的温度分布模拟图；(d) SiO₂纳米薄膜的厚度与T₁，T₂，∆t 的关系图，其中T₁ 为SiO₂纳米薄膜表面最高温度，T₂为PMMA衬底表面最高温度，∆t 为滞后的时间

同行评价

本文通过溶胶凝胶法在聚合物衬底上旋涂SiO₂薄膜成功实现对微纳物体的激光捕获和操控。实验和理论均成功证明SiO₂薄膜能有效减轻光热冲击引起的热损伤，从而保护保护聚合物衬底不受微纳物体运动的损伤。SiO₂薄膜能保护PMMA和SU-8都不受微纳物体运动破坏，证明了其方法的普适性，拓展了光操纵领域的环境媒介。

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