Quantum Design中国用户科研成果快报（2022年第1期）

Quantum Design中国用户科研成果快报（2022年第1期）

《Quantum Design中国用户科研成果快报》是由Quantum Design中国定期汇总Quantum Design中国用户（包括综合物性测量PPMS、全新一代磁学测量系统MPMS3用户等）在众多研究领域的近期科研成果，为大家的相关科学研究提供参考。

本期文献目录：

1. Signatures of a strange metal in a bosonic system. Nature (2022)  北京大学 王健等.

2. Charge-density-wave-driven electronic nematicity in a kagome superconductor. Nature (2022)   中国科技大学 陈仙辉等.

3. Engineering Metallic Heterostructure Based on NiS3N and 2M-MoS2 for Alkaline Water Electrolysis with Industry-Compatible Current Density and Stability. Advanced Materials (2021)   中科院硅酸盐所 黄富强等.

4. A Tunable Structural Family with Ultralow Thermal Conductivity: Copper-Deficient Cu1-x□xPb1-xBi1+xS3. J Am Chem Soc (2022)  重庆大学 周小元等.

5. Two-Dimensional Room-Temperature Magnetic Nonstoichiometric Fe7Se8 Nanocrystals: Controllable Synthesis and Magnetic Behavior. Nano Lett (2022)  北京大学 侯仰龙等.

6. Magnetic Phase Transitions and Magnetoelastic Coupling in a Two-Dimensional Stripy Antiferromagnet. Nano Lett (2022)  北京大学 杨金波等.

7.Polymorphism, Structural Transition, and Superconductivity in the Equiatomic Ternary Germanide ThRhGe. Chemistry of Materials (2022)  浙江大学 曹光旱等.

8. Magnetic properties and giant cryogenic magnetocaloric effect in B-site ordered antiferromagnetic Gd2MgTiO6 double perovskite oxide. Acta Materialia (2022)   中科院力学所 蒋敏强等.

9. Green synthesis of polydopamine functionalized magnetic mesoporous biochar for lipase immobilization and its application in interesterification for novel structured lipids production. Food Chem (2022)  四川大学 余萍等.

10. Terahertz pulse-driven collective mode in the nematic superconducting state of Ba1−xKxFe2As2. npj Quantum Materials (2022)   南京大学 闻海虎等.

11. A cationic sulfur-hydrocarbon triradical with an excited quartet state. Chem Commun (Camb) (2022)   南京大学 宋友等.

12. Attractive properties of magnetocaloric spark plasma sintered LaFe11.6Si1.4/Pr2Co7 composites for near room temperature cooling applications. Journal of Alloys and Compounds (2022)  华南理工大学 刘仲武等.

13. Effect of vanadium doping on the thermoelectric properties of MoS2. Journal of Alloys and Compounds (2022)  中科院硅酸盐所 黄富强等.

14. Giant barocaloric effects in formamidinium iodide. APL Materials (2022)    中科院金属所 张志东等.

15. Textured (Ce,La,Y)-Fe-B permanent magnets by hot deformation. Journal of Materials Research and Technology (2022)   华南理工大学 刘仲武等.

16. Generalized phenomenological model for the magnetic field penetration and magnetization hysteresis loops of a type-II superconductor. Physical Review B (2022)  南京大学 闻海虎等.

17. Neutron diffraction and linear Grüneisen parameter studies of magnetism in NdFe2Ga8. Physical Review B (2022)    复旦大学 李世亮等.

18. Noncollinear spin state and unusual magnetoresistance in ferrimagnet Co-Gd. Physical Review Materials (2022)   中科院半导体所 赵建华等.

19. CrTe as a versatile thermoelectromagnetic multi-functional material. Applied Physics Letters (2022)   武汉理工大学 唐新峰等.

20. Field-induced tricritical phenomenon and magnetic structures in magnetic Weyl semimetal candidate NdAlGe. New Journal of Physics (2022)   中科院 张裕恒等.

21. Structural, Electronic, and Physical Properties of a New Layered Cr-Based Oxyarsenide Sr2Cr2AsO3. Materials (2022)  上海大学 曹世勋等.

22. Room-temperature magnetoresistive and magnetocaloric effect in La1-xBaxMnO3 compounds: Role of Griffiths phase with ferromagnetic metal cluster above Curie temperature. Journal of Applied Physics (2022)   杭州电子科技大学 霍德璇等.

23. Magnetic-metals sunflower nanocomposites for significant fluorescence enhancement. Inorganica Chimica Acta (2022)   西安交通大学 杨森等.

24. Single-crystal growth and magnetic anisotropy in PrFe2Ga8. J Phys Condens Matter (2022)   中科院物理所 石友国等.

25. Pressure tuning of the anomalous Hall effect in the kagome superconductor CsV3Sb5. Chinese Physics B (2022)    中国科技大学 陈仙辉等.

26. Anomalous anisotropic magnetoresistance in single-crystalline Co/SrTiO3(001) heterostructures*. Chinese Physics B (2021)   兰州大学 薛德胜等.

27. Magnetic anisotropy manipulation and interfacial coupling in Sm3Fe5O12 films and CoFe/Sm3Fe5O12 heterostructures*. Chinese Physics B (2021)   中国科技大学 陆亚林等.

28. Superconductivity with a Violation of Pauli Limit and Evidences for Multigap in η-Carbide Type Ti4Ir2O. Chinese Physics Letters (2022)   中科院物理所 任治安等.

29. A Unique Layered Cu-formate Hydrate of Cu(HCOO)2·1/3H2O: Structures, Dehydration, and Thermal and Magnetic Properties. Chemical Research in Chinese Universities (2022)   北京大学 高松等.

30. Evolution of the upper critical field and superconducting vortex phase with thickness in PLD-grown Ta fllms. Superconductor Science and Technology (2022)   中科院上海微系统所 谢晓明等.

31. Characterization of the (Cu,C)Ba2Ca3Cu4O11+δ single crystals grown under high pressure. Superconductor Science and Technology (2021)    南京大学 闻海虎等.

32. Manipulation of Magnetic Properties and Magnetoresistance in Co/Cu/γ'-Fe4N/Mica Flexible Spin Valves via External Mechanical Strains. ACS Applied Electronic Materials (2022)    天津大学 米文博等.

北京大学 王健等

Signatures of a strange metal in a bosonic system. Nature (2022)

摘要

大多数金属都符合费米液体理论：在低温极限下, 电阻来自于明确定义的准粒子散射, 是温度平方的倒数的函数。然而，不同的量子材料，特别是高温超导体表现出奇异金属行为，电阻随温度具有线性散射率，偏离费米液体行为。在这里，我们展示了在一个奇异金属玻色子系统中，准粒子概念不再适用。我们的纳米图案YBa2Cu3O7−δ (YBCO)薄膜阵列显示了在扩展的温度和磁场范围内，电阻随温度、磁场的线性变化。值得注意的是，在库珀对形成温度以下，低场磁阻振荡的周期由超导通量量子h/2e 主导。同时，霍尔系数随温度下降而减小甚至消失，表明在输运过程中起主导作用的是库珀对而不是单电子。通过将奇异金属现象学扩展到玻色子系统，我们发现有一个超越粒子统计的基本原理控制着该体系的输运行为。

PPMS Resistivity

The in-plane resistance and magnetoresistance were measured with a standard four-probe in a commercial Physical Property Measurement System (PPMS, Quantum Design) with magnetic fields up to 9 T. 

中国科技大学 陈仙辉等

Charge-density-wave-driven electronic nematicity in a kagome superconductor. Nature (2022)

摘要

电子向列性是一种普遍存在于高温超导体和量子霍尔系统等关联量子流体中的现象。更引人注目的是，高温超导中的电子向列性与超导性相互纠缠，产生了复杂的超导配对和纠缠电子序。最近，在AV3Sb5 (A = K, Rb, Cs)家族中，发现了超导性与电荷密度波(CDW)之间的不寻常的竞争。这些现象与电子向列性是否相关尚不清楚。在这里，使用弹性电阻测量、核磁共振(NMR)和扫描隧道显微镜/光谱(STM/S)相结合，我们报告了CsV3Sb5中电子向列相存在的有力证据。显著的向列涨落出现在CDW转变(TCDW ~ 94 K)，最 后向列转变发生Tnem ~ 35 K。STM实验直接观测到C2结构-钉扎的长程向列序，可由三态Potts模型描述。我们的研究结果明确地证明了CsV3Sb5在正常态下存在着固有的电子向列性，这为揭示电子向列性在非常规超导体配对机制中的作用提供了一个新的范式。

MPMS

Magnetic properties were measured by using a superconducting quantum interference device (Quantum Design MPMS-5).

中科院硅酸盐所 黄富强等

Engineering Metallic Heterostructure Based on Ni3N and 2M-MoS2 for Alkaline Water Electrolysis with Industry-Compatible Current Density and Stability. Advanced Materials (2021) 

摘要

碱水电解是实现大规模制氢的理想方法。虽然非贵金属催化剂在低电流密度(10-50 mA cm−2)下表现出较高的电催化活性，但由于低效的电输运和羟基与水之间的竞争性吸附，要达到工业所需的超过500 mA cm−2的电流密度仍具挑战。基于此，作者设计了一种Ni3N@2M-MoS2新型金属异质结构，用于特殊的水电解。具有异质界面的Ni3N@2M-MoS2复合材料提供了两种分离的反应位，克服了羟基/水竞争吸附的空间位阻。Ni3N@2M-MoS2的羟基/水吸附/解离动态解耦和金属导电性使Ni3N在大电流密度下产氢和异质界面析氧。Ni3N@2M-MoS2型水电解槽的电池要求超导电压为1.644 V@1000 mA cm−2,300小时以上的保持率高达≈100%，远远超过商用Pt/C║RuO2(2.41 V@1000 mA cm−2,100小时保持率~58.2%)。

PPMS Resistivity

The electrical properties measured in the temperature range of 50–300 K were run on Physical Property Measurement System (Quantum Design).

重庆大学 周小元等

Magneti A Tunable Structural Family with Ultralow Thermal Conductivity: Copper-Deficient Cu1-x□xPb1-xBi1+xS3. J Am Chem Soc (2022)

摘要

了解热传递与晶体结构和有序/无序现象之间的联系，对开发用于热电和绝热的超低热导材料(κ)至关重要。我们合成了n型硫化物CuPbBi5S9，在300 ~ 700 K的温度范围内，其热导κ低至0.6–0.4 W m–1 K–1。与之前研究相比，我们发现Cu1/3□2/3Pb1/3Bi5/3S3合成硫化物并没有表现出有序的辉石矿物结构，而是形成了缺铜无序的aikinite结构，部分Pb被Bi取代。结合实验和晶格动力学计算，表明该化合物超低热导是由于Pb、Bi离子和小部分Cu离子的低能光学模造成的。这种低能振动的复杂性暗示了增强声子散射的非调和效应。重要的是，我们发现这种aikinite型硫化物，虽然是一种糟糕的半导体，但是一种潜在的基质，可设计具有超低热导的新颖、高效的n型热电化合物。在Cl取代S和Bi取代Pb的情况下，载流子浓度和热电系数有了明显的提高。Cu1/3□2/3Pb1/3Bi5/3S3系列材料，通过控制无序和优化掺杂，为工程n型热电硫化物提供了一种新的、有趣的结构原型。

PPMS Resistivity

Room-temperature Hall effect measurements were carried out using a Physical Properties Measurement System (PPMS, Quantum Design) under applied magnetic fields of up to 9 T. 

北京大学 侯仰龙等

Two-Dimensional Room-Temperature Magnetic Nonstoichiometric Fe7Se8 Nanocrystals: Controllable Synthesis and Magnetic Behavior. Nano Lett (2022)

摘要

二维磁性材料在节能逻辑和鲁棒存储器件中有着广阔的应用前景。然而，迄今为止发现的大多数2D磁体由于临界温度低，在实际应用中通常存在缺陷。本文采用空间限制化学气相沉积法合成了超薄室温(RT)磁性Fe7Se8 纳米片。研究发现，反应室中适当的Se供给和浓度控制是合成高质量非化学计量式的Fe7Se8 纳米片的关键。低温电、磁特性表明，该纳米片在130K时出现自旋重定向，并且长程磁有序可保持到室温温度。本文利用磁力显微镜揭示了不同厚度的RT磁畴结构。理论计算还证实了自旋构型和金属能带结构。Fe7Se8 纳米片具有RT磁性、自旋重定向和良好的导电性等突出特性，是RT自旋电子学研究的潜在对象。

PPMS VSM

The magnetic properties of the synthesized Fe7Se8 samples were explored by PPMS measurements. PPMS measurements illustrated that Fe7Se8 nanosheets have RT magnetism, and the spins reorient from the c-plane to the c-axis at about 130 K. 

北京大学 杨金波等

Magnetic Phase Transitions and Magnetoelastic Coupling in a Two-Dimensional Stripy Antiferromagnet. Nano Lett (2022)

摘要

具有准一维带状磁序的材料通常表现出低晶体对称性和磁对称性，从而允许存在各种能量耦合项，并导致自旋、电荷和声子之间的宏观相互作用。在本工作中，我们对范德华反铁磁绝缘体氯氧铬(CrOCl)进行了光学、电学和磁性的实验表征以及第 一性原理计算。我们探测了剥离CrOCl薄膜在不同温度和磁场下的相变行为，并确认了其自旋结构，发现薄膜的反铁磁性和空气稳定性可以保持到几个原子层，这使得CrOCl在未来2D自旋电子器件领域极具潜力。此外，我们验证了CrOCl中的磁弹性耦合效应，因而可以通过电场或应变对磁状态进行潜在的操纵。CrOCl的这些优点为自旋电荷、自旋声子耦合和自旋相互作用的基础研究提供了理想的平台。

PPMS HC & VSM

Heat capacity and magnetization measurements were performed by standard modules of a Quantum Design PPMS. 

浙江大学 曹光旱等

Polymorphism, Structural Transition, and Superconductivity in the Equiatomic Ternary Germanide ThRhGe. Chemistry of Materials (2022)

摘要

利用磁性材料的磁热效应实现磁制冷技术是一种很有前景的节能环保技术。由于磁热的实际应用需求与磁性材料的磁热性能之间还存在着巨大的差距，因此开发或发现具有良好磁热性能的磁性材料仍是现阶段最 重要的任务之一。本文采用理论和实验相结合的方法研究了Gd2MgTiO6氧化物的晶体结构、磁性能、磁相变和磁热性能。Gd2MgTiO6为B位有序单斜双钙钛矿(DP)晶体结构。其基态具有大磁矩的不稳定反铁磁(AFM)相互作用和半导体特性，禁带隙为2.977 eV。可逆低温磁热性能优异，最 大磁熵变化的值(-ΔSM)和制冷剂能力(RC)分别为46.21 J/kgK 和300.27 J/kg@3.3 K(0-7T)，这些值比最 近 报道的大多数低温磁热材料和商业化的磁制冷剂钆镓石榴石(GGG)都要高。

MPMS+PPMS HC

The magnetic and MC properties of Gd2MgTiO6 were carried out using a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer which was an option of magnetic properties measurement system (MPMS-7T, Quantum Design) in the temperature range of 1.8–300 K and the magnetic field range of 0–7 T. The results of heat capacity under 0 and 7 T were measured by using the physical property measurement system (PPMS-9T, Quantum Design).

中科院力学所 蒋敏强等

Magnetic properties and giant cryogenic magnetocaloric effect in B-site ordered antiferromagnetic Gd2MgTiO6 double perovskite oxide. Acta Materialia (2022) 

摘要

本文报道了一种新的含锕系元素的三元锗化物ThRhGe的晶体结构和物理性质。该化合物常压下在不同的退火温度下淬火可以得到两种正交晶态，α-ThRhGe为YPdSi型结构，空间群为 Pmmn (a = 4.381 6(3) Å, b = 14.351 8(13) Å, c = 7.506 9(6) Å)，1.8 K以上表现出正常的金属行为。相对的，β-ThRhGe为TiNiSi 型结构，空间群Pnma (a = 7.298 7(5) Å, b = 4.395 9(3) Å, c = 7.624 5(5) Å)，在244 K存在不完整的单斜结构转变成，3.36 K以下发生体态超导转变。静水压力会抑 制了结构转变，提高了超导温度到8.36 K@2.8 GPa。两晶型性质差异可通过理论计算定性解释，α-ThRhGe费米能级位于最 低态密度附近，而斜方晶系β-ThRhGe费米能级位于范霍夫奇点附近，具有很高的态密度。这些结果表明，等原子三元金属间化合物为探索晶型、结构相变和超导性之间的相互作用提供了新的平台。

PPMS Resistivity & HC + MPMS

Electrical resistivity and specific heat measurements were conducted in a Quantum Design Physical Property Measurement System (PPMS-9 Dynacool). The dc magnetization was measured in a Quantum Design Magnetic Property Measurement System (MPMS3).

四川大学 余萍等

Green synthesis of polydopamine functionalized magnetic mesoporous biochar for lipase immobilization and its application in interesterification for novel structured lipids production. Food Chem (2022)

摘要

本研究制备了聚多巴胺功能化磁性介孔生物炭(MPCB-DA) 用于共价固化地衣芽孢杆菌脂肪酶。在最 优固化条件下，固化率为45%，固化效率为54%，固化脂肪酶量为36.9 mg/g。固化脂肪酶MPCB-DA-Lipase具有良好的热稳定性和耐碱性。10次重复使用后，MPCB-DA-Lipase仍保持初始活性的56%，4℃或25℃保存70天后，其相对活性超过85%。MPCB-DA-Lipase可有效地应用于香樟籽仁油和紫苏籽油的酯交换反应，酯交换效率最 高可达46%。合成的结构脂类属于S2U和U2S三酰基甘油，是一种新型的中长链三酰基甘油。这些结果表明，MPCB-DA-Lipase可作为一种高效的生物催化剂应用于食品行业的油脂加工。

PPMS VSM

The magnetization study was performed on a vibrating sample magnetometer (VSM) instrument (Quantum Design MPMS®3, USA).

南京大学 闻海虎等

Terahertz pulse-driven collective mode in the nematic superconducting state of Ba1−xKxFe2As2. npj Quantum Materials (2022)

摘要

利用强太赫兹(THz)光研究了铁基超导体Ba1−xKxFe2As2的集体模式响应。超导态下观察到太赫兹克尔信号，可归因于超导自由度下的非线性太赫兹耦合。THz Kerr信号的偏振依赖性对向列序的存在非常敏感。在没有向列序的情况下，THz - Kerr信号极化依赖关系具有C4对称，与超导凝聚态的希格斯振幅模式耦合一致。在向列态和超导态并存的情况下，信号变成C4对称消失的纯向列性，表明出现了由向列态激活的超导集体模式。

MPMS

The two single crystals of Ba1−xKxFe2As2 with Tc = 26K (UD26, x ~ 0.23) and Tc = 37 K (UD37, x ~ 0.28) were characterized by SQUID magnetometry, wavelength dispersing spectroscopy and Raman scattering measurements.