近日，中國科學技術大學翟曉芳副研究員等首次從實驗上揭示了鈣鈦礦氧化物界面體系中氧八面體扭轉模式改變對調制界面磁性的重要作用。該工作成果發表在7月9日的Nature Communications上。
多體關聯作用在復雜氧化物界面的重構為實現新的界面型量子態和發展功能物性材料提供了一個非常豐富的研究平臺。界面處的磁性和“過渡金屬-氧-過渡金屬”之間的雙交換和超交換作用以及它們之間的競爭關系密切相關，因而極有可能通過氧八面體扭轉模式的改變而受到調制。然而，由于磁性是電子之間的關聯相互作用，多種機制（包括電荷轉移、應力等）都和磁性密切相關，同時受到樣品制備質量和表征方法手段的欠缺，在實驗上發現和驗證界面氧八面體扭轉和磁性的關聯及調制關系都非常困難。
為了研究氧八面體扭轉模式重構對界面磁性的調制作用，研究人員制備了高質量的(LaMnO3+δ)N/(SrTiO3)N超晶格薄膜，進行了低溫強磁場、同步輻射X-射線精細結構等表征，并且發展了同步輻射X射線確定氧八面體旋轉的手段。最終從實驗上得到了周期N≤6的超晶格氧八面體扭轉和界面磁性關聯的直接證據。蒙特卡羅理論計算解釋了氧八面體扭轉對界面磁性的調制機制是通過超交換作用和雙交換作用的競爭關系來實現的，同時很好地模擬和再現了實驗結果。
該研究成果不僅揭示了界面氧八面體扭轉對復雜氧化物關聯電子磁性的調控機制，也為發展界面型磁性功能材料提供了新的研究思路。
上述研究工作受到了科技部國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金委、中國科學院和教育部“2011計劃”的資助。
(LaMnO3+δ)N/(SrTiO3)N超晶格的結構和磁性表征
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