冷却后的铁磁材料竟然绝缘！
铁和镍等典型铁磁体的性能已被广泛研究，并被充分的认识。然而，极少数磁性材料却表现出难以解释的复杂行为。在这些复杂材料的一个实验和理论研究中，理化研究所的科学家与印度、德国和日本的合作者揭示了，电子与结构效应的相互作用如何产生磁性和电性能。
在K2Cr8O16的复杂晶体结构中，电子与结构效应之间的相互作用引发了不寻常的磁性和电性能
铁磁体具有磁区或磁畴，所有磁自旋都在那里以同一方向排列。磁自旋的排序跟晶体结构上原子的排列有关。它也取决于磁性原子，即每个原子中最外层的电子数。该参数通常不会因为温度函数的改变而改变整个铁磁性。
K2Cr8O16是其中一个例外，它是录音带所用的磁性化合物CrO2的近亲。当温度下降到95开尔文以下的时候，K2Cr8O16从导电性变成绝缘化，但它却仍然是铁磁。“从铁磁金属转化到铁磁绝缘基态是相当罕见的，只有少数著名的例子，” 主导这项研究的RIKEN Spring-8中心的Ashish Chainani解释道。
K2Cr8O16这个令人吃惊的特性已被链接到其晶体结构(图1)，该机构是由铬原子和氧原子组成的八面体形成。决定磁特性的铬原子存在于+3和+4价态的混合物中。
通过光谱测量，研究人员跟踪那些从导体过渡到绝缘材料的价态。他们发现当温度下降到95开氏度以下的时候，+ 3 和+ 4价态会发生改变。
一旦材料变得绝缘，价态的分布被冻结，平均3/4的铬原子会呈现+4价态，1/4的铬原子会呈现+3价态。理论计算表明，单独的晶体结构变化不能解释这样复杂的铁磁性质。相反，这种材料的不寻常性质起源于电子(因强相关性而被熟知)与晶体结构中的小畸变相互作用而成。
这些发现强调了全面研究复杂材料电子结构和性质的重要性，这种微妙的影响可以显著改变材料性能。
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