如题所述
一个国际团队在冷却过程中观察到氧化镍材料中的一个惊人现象：随着温度的下降，某些波动实际上会增加，而不是冻结。氧化镍是一种在结构上类似于高温超导体的模型系统。实验再次表明，这类材料的行为仍然令人惊讶。
在几乎所有物质中，较低的温度意味着其微观成分的运动较少。可用的热能越少，原子改变位置或磁矩方向的频率就越低：它们会冻结。由 HZB 和 DESY 的科学家领导的一个国际团队现在首次观察到与高温超导体密切相关的氧化镍材料的相反行为。这种镍酸盐的波动不会在冷却时冻结，而是变得更快。
我们使用 X 射线相关光谱的创新技术来观察它们：这使我们能够使用相干软 X 射线跟踪空间和时间中基本磁矩（自旋）的顺序。这些自旋在冷却时排列成条纹状图案。这种排序在较高温度下并不完美，而是由小的局部有序区域的随机排列组成。我们发现这种安排不是静态的，而是在几分钟的时间尺度上波动。随着冷却的继续，这些波动最初变得越来越慢，并且各个有序区域会增长。到目前为止，这种行为与许多材料所显示的一致：可用的热能越少，波动冻结和秩序增长越多。
这种方式完全不寻常，以前从未观察到的是，随着材料进一步冷却，波动再次变得更快，而有序区域却在缩小。因此，条纹顺序在低温下在空间上和通过越来越快的波动都会衰减，显示出一种抗冻性。
这一观察结果可能有助于更好地理解氧化铜（铜酸盐）的高温超导性。在铜酸盐中，类似于镍酸盐的条纹顺序被认为与超导性竞争. 在那里，条带顺序也在低温下衰减，这被解释为超导性，在低温下设置，抑制了条带顺序。由于镍酸盐中没有超导性，但条带顺序在低温下会衰减，因此目前对铜酸盐超导性的描述似乎缺少一个重要方面。有可能铜酸盐中的条纹顺序不仅被简单地抑制，而且由于内在原因而衰减，从而为超导性的出现“清除了场域”。更深入地了解这种机制有助于控制超导性。
该研究显示了相干软 X 射线在研究空间非均匀材料方面的潜力，尤其是那些因空间非均匀性而产生新功能的材料。几十年来，激光相关光谱已被用于研究胶体在溶液中的运动等。转移到软 X 射线，该技术可用于跟踪磁的波动，例如空间和时间中的电子和化学无序。
此处描述的实验是在加利福尼亚州高级光源 ALS 进行的。
未来的 X 射线源，如 BESSY III，将产生比当前源强许多数量级的相干 X 射线辐射，有可能将这种技术扩展到更快的波动和更短的长度尺度，从而观察效果到目前为止还没有实现。
更多信息: Alessandro Ricci et al, Measurement of Spin Dynamics in a Layered Nickelate Using X-Ray Photon Correlation Spectroscopy: Evidence for Intrinsic Destabilization of Incommensurate Stripes at Low Temperatures, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.057001
