在某些科学界中，正在进行有关二维人造磁性蜂窝状晶格中低温下磁性相关的讨论。 理论家认为，这样的系统能够证明自旋
熵*为零的固态的形成。 然而，实际上，尚未发现这种性质。 这项研究朝着了解上述现象迈出了自信的一步。 研究人员究竟能学到什么，我们将感谢他们的报告。 走吧
熵*-简单来说，这是一个系统的状态，其元素没有排序，即 混乱。
本研究集中在人造
坡莫合金蜂窝晶格
*中的磁相关研究。 元件的尺寸在10nm（厚度）处在5nm（宽度）处在约12nm（长度）处。 在得出研究结果的过程中，重要的指标是
中子散射*和依赖温度的微磁模拟。
坡莫合金*是铁和镍的合金，具有软磁性。 此类材料具有铁磁体或铁磁体的特性，并且其矫顽力（材料完全消磁所需的磁场强度）不超过4 kA / m。
中子散射*-分为两种主要类型：弹性散射和非弹性散射。 弹性使您可以研究固体，液体和气体的结构，因为当原子不处于激发态时仅考虑散射。 在非弹性中子散射的情况下，人们可以通过原子中激发过程的出现获得有关物质中键的数据。 中子散射对于磁性材料的分析非常出色，因为中子具有磁性并可以用作基本磁体。
反射法的数值模拟
*极化的中子数据说明了该系统中自旋相关性随温度的变化。
中子反射法*-中子束入射到散射颗粒的平坦样品上。 从某个角度观察了这些粒子。 所获得的角谱使我们能够确定测试样品元素的磁性。
当温度降低到≈7K时，系统寻求形成新的自旋固态，这表现为
具有相反
手征性*的 涡流*的交替分布。
涡电流*-当作用在导体上的磁场通量随时间变化时，在导体中产生的电流。
手征性*-对象左右两侧的不对称性（缺乏对称性）。
测试结果通过与温度相关的微磁模拟进行补充，该模拟确定了自旋固态相对于人工细胞晶格中有序电荷的有序状态的优势。 这些数据使得研究二维人造蜂窝晶格中新的自旋固态的相关性成为可能。
系统基础与研究二维蜂窝状晶格是测试磁性材料的许多特性以及它们在单个系统中的相互作用的理想基础。 研究人员特别注意诸如物质状态不同的异常事物：
自旋冰* ，
自旋液体*和自旋固体，它们是由相反手性的磁涡流分布形成的。
自旋冰*是一种物质，其中原子的磁矩与普通冰中的质子以相同的方式排列。
自旋液体*是系统状态，其中“液体”一词用于强调无序自旋的事实，它不同于铁磁自旋状态，就像水（液体）的状态不同于冰（晶体结构）的状态一样。 纺丝液之间的主要区别是即使在最低温度下也能保持这种状态。
一个重要的方面是以下事实：在交换材料中无法实现复杂的受控熵的磁性相，这些磁性相预计会由于温度降低而在人造蜂窝状晶格中发生。
最近的理论研究表明，蜂窝状晶格在高温下表现出
顺磁性*的特性，对应于具有±1和±3的磁性电荷的气体。
顺磁性*-可以被外部磁场磁化的物质具有正磁化率，但远低于统一性。
当温度降低时，当磁矩位于“ 2 in and 1 out”或“ 1 in and 2 out”的原理下时，系统从自旋冰状态切换。 即，将2个磁矩（在第二实施方式中为1个）指向蜂窝状格子的单元内部，将1个磁矩（在第二实施方式中为2个）指向外侧。
温度的进一步降低导致形成新的有序状态，该新有序状态的特征是拓扑“电荷阶次”的磁电荷为±1。 （
图像编号3 ）。
在这种情况下，预期热量将与
偶极相互作用的强度
* （≈D）相对应。
偶极子相互作用*-两个磁偶极子的相互作用（电流的闭环或一对加号的极限，因为在保持恒定磁矩的同时，源的大小减小为零）。
在低得多的温度下，系统进入熵为零的涡流的自旋有序状态，简称为自旋固体状态。 这是具有零熵和磁化强度的新磁相。
图片3（为便于查看，在此处和下文中发布）对极化中子反射法和
小角中子散射*的参数的详细研究表明，随着面内相关性的降低，温度降低至7 K，形成了额外的磁分散。
小角中子散射*是中子束由于物质的不均匀性而发生的弹性散射，其尺寸超过辐射波长，即λ= 0.1–1 nm。
扩散散射是通过自旋固态构型的数值模拟完美确定的，在该数值模拟中，磁矩与坡莫合金蜂窝状晶格的连接元素表现出交替的相反手性的涡流顺序。
还通过与温度相关的微磁模型确定了自旋固体状态的形成，而与其他指标无关，该模型显示了具有相同元素尺寸的蜂窝状晶格中自旋相关性的温度依赖性的发展。
目前，尝试实现固体的自旋状态的基础是用于制造样品的电子束光刻方法。 该方法产生的样本较小，但基本参数较大。 通常，这种蜂窝状晶格表明元素键之间的能级高，约104K。
但是，最近提出了一种新型的蜂窝状晶格，该晶格由非常薄的（几
埃* ）和分隔良好的大坡莫合金元素（长≈500nm，宽20-50 nm）组成。 在这种情况下，元素间的能量大大降低。
埃*-1Å= 0.1 nm。
在测试中，选择了组成元素非常小的蜂窝状晶格，因为它们的尺寸很小，可将静电能从12 K降低到15 K左右。因此，此选项最适合研究磁相的温度依赖性。
实验结果及其分析为了形成蜂窝状晶格，必须合成共聚物二嵌段（由两个成对的嵌段组成）的六边形图案，并在
超高真空*下将坡莫合金连接到硅衬底的表面。
超高真空*-压力为10 -9 mm Hg时气体密度非常低的气体介质 及以下。
类似的二嵌段共聚物图案也用于产生纳米结构的材料。
在适当的物理条件下，二嵌段共聚物易于自组织，而单组分样品将产生较大的周期性结构。
通过改变二嵌段共聚物的组成和/或分子量来调节结构性质和晶格参数的简单性使得可以制造许多纳米材料。 一个明显的例子是纳米点，纳米环和纳米粒子节点的创建。
相对较近地，与GLAD（掠角沉积）结合的二嵌段图案已允许创建金属纳米粒子的定向分层结构。
图片编号1a上图（
1a ）显示了
原子力显微镜*拍摄的细胞晶格样品的照片。
原子力显微镜*-使您可以确定分辨率高达原子的表面形貌。
通过滑动角入射中的小角度X射线散射（GISAS）获得的测量结果显示出高质量的样品结构。 GISAS提供了一个机会，可以更详细地考虑系统的结构特征。 对于此类测量，使用波长为1.34Å，入射角为0.15°的Ga
Kα*源。
X射线光谱学中的Zigban标记*-用于命名谱线（频谱部分的特征，表现为信号水平的局部降低或升高）。
为了衰减反射光束，使用了1毫米厚的不锈钢膜。
图片＃1b在上图（
1b ）中，可以看到键长= 12 nm，宽度= 5 nm，晶格偏析= 31 nm。
第二和第三峰对应于二维六边形格子。 还应注意，高阶峰与数据中的背景重叠，这是由于可能的样品异质性引起的。 晶格的组成元素的大小在研究必需的12×5 nm范围内变化。 但是，这些偏差不会产生很大的影响，因为即使元素间的能量变化也非常微不足道（尺寸变化2 nm时小于2 K）。
GISAXS数据的建模证实了蜂窝晶格中存在长结构顺序的大区域（区域）（准晶体相关长度= 250 nm）。
为了研究磁矩与细胞元素之间的相关性，利用极化中子进行了实验，即反射法以及GISAXS。 这些程序的组合使我们能够研究蜂窝晶格中5 nm至10μm范围内的磁相关性。
图片编号2图2显示了中子在自旋向上和向下旋转状态下以及在300 K和7 K温度下不同反射强度的测量指标。
y轴表示平面（公式1）外部的散射矢量。 x轴显示入射波矢量和传出波矢量的z分量（公式2）之间的差异。
公式1和2因此，垂直和水平方向对应于平面外部和平面内部的相关性。 反射对应于x =0。在高温和低温下的散射之间可见明显的差异。
在T = 300 K的温度下，反射强度比非镜面数据要强2个数量级，这在此类系统中非常常见。
在非镜面区域也观察到轻微的散射，这是由力矩的顺磁性和蜂窝结构本身引起的。
当样品温度降至7 K时，非镜面信号大大增加。 结果，无法将镜束与非镜背景区分开。 如果我们考虑到核结构不会因冷却而发生显着变化，则只能通过系统磁特性的变化来解释这种影响。
在7K的温度下，中子反射测量图中沿水平轴的宽频带表示在细胞晶格平面中磁相关的发展（图2）。
为了进一步分析样品的磁性结构，将实验获得的数据与通过基于理论基础的计算获得的数据进行比较，从而可以预测磁性相的状态，尤其是顺磁性状态以及自旋有序的冰（ice-1）配置（ice-2）并旋转。 所有这些都可以在第3号图像中看到。
图片编号3为了模拟各种磁性状态，使用了失真波恩（BWBA）近似。
从图2中的下部曲线可以看出，光的散射与自旋-自旋相关性的大小不一致。 ice-2和固体自旋之间的差异很小，尽管索引对应于固体自旋的实验数据。 如前所述，固体的自旋态是通过交流不同手性的涡流来实现的。
实验表明，人造蜂窝状晶格中的元素间能量约为12K。该指标对于形成磁性带电有序状态，温度降至0 K时紧随其后的固体状态非常重要。因此，观察到的强度增加完全符合预期样本行为的计算。
图片编号4沿着Q
y轴，将图像编号3中所示范围Q
z = 0.025
-1 -1 ... 0.045
-1 -1的模型与图像编号4中所示的计算数据进行了组合。 在300 K处，在Q
y = 0.02Å
-1附近观察到可见的跃迁，这与原子核的结构相对应，并且在气体或冰1的状态下也发生了完全散射。 随着温度在Q
y = 0.012Å
-1区域内降低至7 K，形成了与固体的冰2状态和/或自旋状态相对应的附加强度。
但是，为了使样品显示出冰2的状态，在Q
y = 0.025Å
-1时 ，必须观察到最终强度，该强度不在计算数据中。
结果，强度轮廓看起来非常有限，尽管它对应于通过计算为固体的自旋态和混合态（固体/冰）预测的轮廓。
图片编号5上面是在0 K，100 K，200 K和300 K的温度下与温度相关的微磁建模的结果。每个磁磁滞曲线都显示出质的差异。
研究人员的结论磁性与人造蜂窝晶格温度降低之间的相关性的实验研究表明，出现了固态的自旋状态。 当温度降至元素间能量以下（即大约12 K）以下时，这将成为可能。此状态对于二维结构是唯一的。 与三维系统不同，磁序的强烈波动限制了低维结构中磁序的可能性。 还值得注意的是，自旋波理论仅在低温下适用于类似的二维系统。
我强烈建议您阅读此处提供的研究人员报告。结语这项研究是了解低维磁体特性，自旋状态与温度之间的关系以及人造蜂窝晶格的磁性的工具。 研究人员的工作在很大程度上得到了理论结果，并得到了实验获得的数据的支持。 原来，这些实验的结果有没有实际应用？ 这句话是真的，不是。 这些研究旨在理解各种材料的各种特性。 收到研究人员提出的问题的答案后，就有可能扩大理论基础的范围，这将使将来不仅可以更详细地描述特定系统的特性，而且可以应用新发现的特性的可能领域。 可以夸大这项研究，将其称为“知识杯”，这可以填补我们可以发现新技术并改进现有技术的局面。
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