Nouvelles infos sur la transition de phase CeCoSi
Une étude révèle un ordre quadrupolaire électrique dans CeCoSi à basse température.
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Table des matières
CeCoSi est un matériau qui montre un comportement intéressant à basses températures. Des chercheurs ont étudié comment il change d'état dans certaines conditions. Un point clé est qu'il y a une transition de phase à une température spécifique où le matériau se comporte différemment, même sans magnétisme. Ce comportement suggère la possibilité d'un ordre dans sa structure interne.
Transition de phase non magnétique
À basses températures, CeCoSi subit une transition de phase, ce qui signifie qu'il change son agencement d'atomes. On pense que cette transition non magnétique est liée à un ordre des quadrupoles électriques. Normalement, les différents niveaux d'énergie des électrons dans le matériau empêchent un tel ordre, mais dans ce cas, il se passe quelque chose d'inhabituel qui le permet.
Mesures Co-NMR
Pour enquêter là-dessus, les scientifiques ont utilisé une technique appelée résonance magnétique nucléaire du cobalt (Co-NMR). Ce méthode aide à détecter les changements dans l'agencement des atomes dans le matériau lorsqu'il est exposé à un champ magnétique. Les résultats ont montré qu'en dessous de la Température de transition, les spectres NMR changent de manière significative. Cela indique que des moments dipolaires électriques, qui sont liés aux quadrupoles électriques, se forment dans des directions différentes de celle du champ magnétique appliqué.
Implications des découvertes
Les résultats suggèrent que CeCoSi a un composant de l'ordre quadrupolaire, même avec ses niveaux d'énergie séparés. Cela implique que des matériaux avec des structures similaires pourraient également montrer ces comportements inattendus. Comprendre comment ces états ordonnés apparaissent est important, car cela peut avoir des implications significatives pour les propriétés du matériau.
Le rôle de la symétrie cristalline
Quand des matériaux comme CeCoSi changent d'état, la symétrie cristalline joue un rôle crucial. Les paramètres d'ordre, qui décrivent comment le matériau s'arrange, dépendent de la structure cristalline. Dans CeCoSi, l'agencement des électrons non appariés est influencé par les interactions entre eux et le champ cristallin qui les entoure.
Température de transition et effets
Dans CeCoSi, il y a une température de transition notable qui indique un changement dans les propriétés. Sous pression, cette température change, suggérant que des conditions externes peuvent affecter le comportement du matériau. C'est similaire à d'autres matériaux qui ont été étudiés, où la pression peut induire des changements dans l'ordre électrique.
Travaux antérieurs sur des matériaux connexes
D'autres matériaux, comme CeTe, ont montré que les effets Kondo - interactions entre électrons localisés et de conduction - peuvent mener à un ordre quadrupolaire électrique sous certaines conditions. CeRhAs est un autre exemple où un tel ordre a été observé à basses températures. Ces exemples soulignent comment les variations de pression et de structure cristalline peuvent mener à des phénomènes intéressants dans les matériaux.
Aperçus sur CeCoSi
En se concentrant spécifiquement sur CeCoSi, les chercheurs ont trouvé qu'il montre des signes d'ordre quadrupolaire. Cela est indiqué par des mesures qui révèlent des changements dans sa symétrie structurelle. Quand CeCoSi est sous l'influence d'un champ magnétique, certaines distorsions se produisent, ce qui fournit des preuves supplémentaires de cet ordre électrique.
Méthodologie des mesures NMR
L'expérience impliquait de faire croître un cristal unique de CeCoSi et de réaliser des mesures Co-NMR dans un environnement contrôlé. En changeant la direction du champ magnétique appliqué, les chercheurs ont pu analyser comment les pics dans les spectres NMR se déplacent. Ce décalage donne un aperçu des configurations internes du matériau et de la présence de formations de Domaines.
Observations et résultats
Les résultats des mesures NMR indiquent qu'il y a des domaines distincts à l'intérieur du matériau, chacun avec sa propre configuration de moments dipolaires. Lorsque le champ magnétique externe est incliné, l'intensité des pics dans les spectres NMR change, renforçant l'idée que ces domaines sont influencés par le champ appliqué.
Comprendre les domaines
Chaque domaine a un agencement légèrement différent des moments dipolaires. L'étude a révélé que les changements de direction de champ pouvaient mener à la sélection de certains domaines. Ce résultat aide à éliminer les incohérences précédentes dans les recherches concernant la nature de l'ordre au sein de CeCoSi et s'aligne bien avec les observations faites par les méthodes de diffraction des rayons X.
Dépendance à la température
La température joue aussi un rôle essentiel dans le comportement de CeCoSi. À mesure que la température change, les propriétés des domaines et l'agencement des moments dipolaires sont affectés. Des mesures à différentes températures ont montré des changements clairs correspondant aux températures de transition identifiées, renforçant la relation entre la température et l'état ordonné du matériau.
Directions futures
Les observations faites dans CeCoSi soulèvent plusieurs questions qui pourraient être explorées davantage. Comprendre la pleine nature du paramètre d'ordre dans la phase non magnétique reste un axe de recherche important. Il est aussi crucial d'explorer comment les variations de pression et de température peuvent influencer le comportement du matériau.
Comparaison avec d'autres matériaux
Le comportement de CeCoSi rappelle celui d'autres matériaux où l'ordre quadrupolaire a été observé, suggérant que ce phénomène pourrait se produire dans d'autres systèmes aussi. Comparer CeCoSi à des composés similaires pourrait fournir des aperçus plus profonds sur les principes fondamentaux régissant ces types de transitions et d'ordres.
Conclusion
En conclusion, l'étude de CeCoSi a révélé des aperçus significatifs sur la nature de ses Transitions de phase et de son ordre. L'utilisation de Co-NMR a fourni une compréhension détaillée de la manière dont l'ordre quadrupolaire électrique peut se produire même dans des systèmes avec des niveaux d'énergie bien séparés. Cette découverte non seulement enrichit notre compréhension de CeCoSi mais ouvre aussi la porte à l'exploration de comportements similaires dans d'autres matériaux, potentiellement menant à de nouvelles découvertes dans le domaine de la physique de la matière condensée.
Titre: Ferroic quadrupolar ordering in CeCoSi revealed using $^{59}$Co-NMR measurements
Résumé: A nonmagnetic phase transition at $T_0 \sim 12$ K in the tetragonal system CeCoSi with a Kramers doublet ground state is reminiscent of an electric quadrupole ordering, even though its well-separated crystal-electric-field (CEF) levels are unlikely to acquire higher-order multipole degrees of freedom. Here, we report $^{59}$Co nuclear magnetic resonance (NMR) studies that are highly compatible with a ferroic quadrupole ordering below $T_0$. Changes in the NMR spectra below $T_0$ suggest that an external magnetic field induces ferroic Ce dipole moments orthogonal to the field, enabling domain selection in the nonmagnetic phase. Our findings suggest the presence of a ferroic $O_{zx}$-type quadrupole component in CeCoSi and demonstrate that quadrupole ordering may occur under well-separated CEF levels in tetragonal systems.
Auteurs: Masahiro Manago, Ayano Ishigaki, Hideki Tou, Hisatomo Harima, Hiroshi Tanida, Hisashi Kotegawa
Dernière mise à jour: 2023-08-17 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2308.09253
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.09253
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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