物理学进展

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2018年, 第38卷, 第6期　刊出日期：2020-10-12 下一期

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热超构材料：几何结构、工作机制与新奇性质

黄吉平

2018 (6): 220-238.

PDF(20067KB) ( 607 )

因为在热保护、热探测和热管理领域存在重要的应用价值，自由操控宏观热流一直是人类的一个梦想。热超构材料正是为此目的应运而生，它是电磁超构材料在热学领域的延伸。在此，我将综述该领域自2008 年诞生以来取得的若干研究进展，其将主要包括以下新奇热现象或功能器件：热隐身；热聚集；热旋转；宏观热二极管；热伪装；热透明；热晶体；环境温差中零能耗保温；宏观热网络中反常热传导；热对流隐身、聚集、伪装；热辐射制冷。我将介绍与之相关的微观或宏观传热机制，这些机制可以通过以下理论或方法来理解或阐述：变换热学理论、Laplace 方程、热声子能带理论、相变理论、变换热对流理论、热辐射制冷理论。我也将介绍这些材料从基础研究到工业应用的发展前景。

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轨道序和巡游性对尖晶石结构钒氧化物AV2O4 (A = Mn, Fe, Co) 物性影响的研究

马杰，林高庭，罗轩，孙玉平

2018 (6): 239-252.

PDF(9658KB) ( 537 )

在尖晶石钒基氧化物AV2O4 中，因为自旋阻挫、轨道序、巡游性等独特的内禀属性间存在着相互合作和竞争，所以该体系常常表现出复杂而有趣的物理现象。通过对A 位磁性离子的调控, 我们详细研究该体系中不同物性的起源，比如磁相变与结构相变的不同起因，局域和巡游电子的交叉行为等等。我们以Mn1??xCoxV2O4 和Fe1??xCoxV2O4 体系为研究对象，通过变温X 射线衍射、磁化率、比热和中子散射等测试手段，结合第一性原理计算，对其物性起源进行了详细的研究。我们发现：(i) 在低Co2+ 离子掺杂时，体系受到局域V3+ 离子以及A 位Fe2+ 离子的轨道序作用，往往会在磁有序附近伴随着结构相变的出现，以至于弱化体系中钒离子独立形成的四面体造成的几何阻挫。这也说明Co2+ 离子低掺杂下，该体系有着强的自旋{晶格耦合；(ii) 在高Co2+ 离子掺杂时，由于巡游性的增强，轨道序的弱化，JAB 交换相互作用增强，体系也表现出明显的磁各向同性。因此磁相变温度向更高的温度移动，而结构相变温度向低温移动甚至消失。