【今日爆料】研究发现磁性拓扑材料的电荷和熵之间存在拓扑相关性。

近日,中国科学院合肥物质科学研究院曲哲等人与北京大学等研究团队合作,发现陈笼网磁体中电荷与熵之间的拓扑相关性。磁性拓扑材料物理性质未来研究的思路。相关结果于3月7日在线发表在NatureCommunications上,标题为KagomeChern磁铁TbMn6Sn6的拓扑电荷熵缩放。


磁性拓扑材料有望实现包括高温本征量子反常霍尔效应在内的多种新拓扑态,并在低功率量子自旋器件中具有重要的应用潜力。理解磁性拓扑材料的电子导率和导热率之间的关系,即电荷和熵之间的关系,是一个基本的科学题。然而,由于量子场对拓扑准粒子电子运动的强烈影响,人们对磁性拓扑材料反常输运中电荷与熵的关系缺乏清晰的认识。


RMn6Sn6是一种新型磁性拓扑材料,其建模的纯Mn笼网晶格为研究拓扑准粒子对量子输运的影响提供了难得的机会。基于之前稀土元素控制RMn6Sn6陈数间距的研究,研究人员更全面地利用电、热电和热测量来探索TbMn6Sn6在该族材料中的拓扑输运特性。研究人员发现,所有输运现象,包括角度相关的量子振荡、反常霍尔效应、反常能斯特效应和反常热霍尔效应,都指向具有陈省身数能隙的二维锰笼网格层。尤其值得注意的是,反常霍尔、能斯特和热霍尔三种效应之间的比例关系超出了经典莫特公式和维德曼-弗朗茨定律的预期,可以通过基本陈数区间狄拉克模型来确定。该研究首次从输运角度提供了拓扑准粒子产生的电荷与熵之间的拓扑相关性,为未来磁性拓扑材料物理性质的研究提供了新思路。


该研究得到了国家自然科学基金委、科技部、中科院、安徽省的资助。


受限磁体TbMn6Sn6中反常电荷熵输运现象的拓扑相关性。


一、焓-熵图的介绍?

熵熵图-h-s,图英文名称enthalpyentropychart以焓和熵为坐标表示物质状态变化的热力学相图。


熵存在绝对熵。焓没有绝对的焓。实际题中的熵和焓计算总是计算熵变或焓变,与0k以上的状态或任何特定状态无关,并且无需担心绝对值。然而,对于焓,同一题中指定的状态必须是相同的状态。


由液体的状态方程可以得到液体焓的函数表达式,相关过程可参考物理和热力学教材。


二、物理三杠三知识点总结?

物理3-3知识点热力学第二定律


1.热力学第二定律


-1.两种常用表达方式


克劳修斯表达式——以传热方向表达热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。


开尔文表达式——以机械能和内能的转换过程方向表达不可能完全成功地从单一热源吸收热量而不产生其他效应。


a-“自发”是指在不借助外部能量的情况下,传热等热力学宏观现象的方向性。


b-“无其他影响”是指所发生的热力学宏观过程仅在该系统内完成,对周围环境没有热力学影响,如吸热、放热、做功等。


-2.热力学第二定律的本质


热力学第二定律的每一个表达式都揭示了参与宏观过程的众多分子的方向性,这使我们认识到自然界中与热现象相关的宏观过程是具有方向性的。


2.能量守恒定律


能量不可能凭空产生或消灭,只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,并且在转化和转移过程中总量不发生变化。


第一种永动机无法建造,因为它违反了热力学第一定律。


第二类永动机违反宏观热现象方向性的机器称为第二类永动机。这种永动机并不违反能量守恒定律,但由于以下原因而无法建造。它违反了热力学第二定律。所有自然过程总是沿着分子热运动扰动增加的方向进行。


熵是分子热运动无序程度的定量测量,并且在绝热过程或孤立系统中熵增加。


3.能量耗散系统的内部能量耗散到周围环境中,并且没有办法收集和利用这种内部能量。


相变不同相的相互转变称为相变或物质状态的变化。


自然界中存在的各种物质大多数以三种凝聚态存在固体、液体和气体。相用于表示物质的三种形式固体、液体和气体,以描述物质的各种凝结状态。


广义上,所谓相是指物质世界中具有相同物理性质的物质的均质部分,以一定的边界与其他部开。例如,在由水和冰组成的体系中,有一种冰相和一种水相。是不同的步骤。不同阶段之间的相互变换一般包括两类第一阶段变换和第二阶段变换。


相变总是在一定的压力和温度下发生。相变是一种非常常见的物理过程,广泛涉及科学技术工作。物质形式之间的转换过程必须涉及热量的吸收或释放。物质的三种状态之间的主要区别在于分子之间的距离、它们之间相互作用力的大小以及热运动的方式,因此在适当的条件下,物体可以从一种状态转变为另一种状态。转化过程由量变到质变组成,例如物质从固态变为液态时,固态物质不断吸热,温度逐渐升高,这是一个量变的过程。当达到熔点时,随着继续供给热量,固态开始转变为液态,这是物质状态的质变。即使连续加热,温度也不会升高,固体和液体共存直至完全熔化。


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