（通讯员 李卓恒）3月22日，《物理评论B》（Physical Review B）在线刊发了国家脉冲强磁场科学中心多重极端磁性团队题为“Dimerization enhanced exotic magnetization plateau and magnetoelectric phase diagrams in skew chain Co₂V₂O₇”（斜链Co₂V₂O₇中二聚化增强的奇异磁化平台和磁电相图）的论文。中心2021级博士李卓恒为论文第一作者，杨明副教授为论文通讯作者，韩小涛教授、王俊峰研究员提供了指导，工程师董超、博士后王好文参与了实验测量和数据分析工作。

Co₂V₂O₇的强磁场磁化、电极化以及磁致伸缩性质与磁电相图

低维磁性材料由于磁交换作用之间的复杂竞争关系，通常呈现出丰富的磁基态行为。其微观自旋结构在磁场下的演化可诱导出一系列新奇的物理效应，如磁化平台、自旋向列态、以及磁致多铁效应等，一直是凝聚态物理学的研究热点。针对低维磁体的各向异性的磁性研究，将有利于分析其微观磁结构及磁交换作用之间的相互关系。

本项工作中，研究团队利用脉冲强磁场设施的多种磁性研究手段，系统研究了准一维斜链磁体Co₂V₂O₇的转角物性，分析了分数磁化平台、电极化和磁致伸缩性质的磁场方向依赖性。研究发现，当磁场沿bc面旋转时，其1/2磁化平台在基态自旋倾斜方向（b^*轴）表现得最明显；而磁场沿着ba面旋转时，1/2磁化平台逐渐被压制，并出现其他一系列的磁转变。基于此结果，进一步研究了H ||b^*时的电极化和磁致伸缩性质，其中3个晶轴方向的电极化表现出两个分离的铁电相，且高场极化主要沿c轴方向。这与H ||b^*时高场电极化主要沿bc方向不同，展现出磁场导致的完全电极化翻转（polarization flop）行为。同时，磁致伸缩信号呈现出先增大后减小的趋势，转变磁场和磁化和电极化相对应，表明其来源于自旋结构的变化。其中，H ||b^*磁致伸缩信号变化范围为∆L/L~10×10^-6，仅为H ||b方向的十分之一。最后，结合温度依赖的磁化和电极化数据，分别构建了H ||a、H ||c和H ||b^*方向的磁电相图。为解释H ||b^*不同于其他方向分离的铁电相，研究团队提出了一种由链间相互作用J₃导致的自旋二聚化模型，解析了不同磁场区间的微观磁结构，解释了铁电相和磁致伸缩变化的起源。

上述研究工作得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、中国博士后科学基金等资助。

论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.109.094432