上海大学曹世勋教授团队与美国Rice大学Kono教授团队等国际同行在matter-matter系统中发现了第一个Dicke协同作用的实例，这一发现将有助于增进对磁现象的理解。曹世勋教授和Kono教授为共同通信作者，该研究成果以 “Observation of Dicke Cooperativity in Magnetic Interactions”为题今天在国际著名顶级期刊Science发表。

该成果以曹世勋教授团队成功生长并定向切割表征的不同浓度稀土Y3+掺杂的铁酸铒ErFeO3高质量单晶系列样品和前期系统的物性测量实验研究为基础，通过实验与理论相结合的深入研究，发现了固体中稀土铒离子自旋系综与铁离子磁振子间的协同耦合效应表现为真空拉比劈裂特性。在反铁磁结构中其特征能谱位于太赫兹波段，上海大学研究团队前期已经完成了对多种钙钛矿稀土铁氧化物的自旋波模式激发、相干控制以、自旋开关效应及自旋重取向相变动力学系统研究。本成果聚焦研究了强磁场、极低温及不同掺杂浓度下的太赫兹波吸收谱，证实在外磁场下Er3+电子顺磁共振可与有序的Fe3+自旋真空磁振子模式强烈耦合。这与标准的N原子腔量子电动力学实验可互相对应，Fe3+和Er3+耦合率与稀土离子Er3+的浓度依赖关系满足迪克标度模型。由此，可以得出Fe3+和Er3+的交换耦合常数，为人们更加深刻地理解3d-4f电子的磁耦合导致的新奇效应，如磁相变、磁电效应、电控磁振子、非线性自旋激发、重费米子等等提供了重要的实验和理论证据，为该领域近年来的重要发现之一。本研究工作为利用量子光学中的概念和工具，去理解、控制和预言凝聚态物质中的新物相提供了一条新的途径，也代表了上海大学与国际一流高校合作在量子物质研究领域有重要影响的学术成果。

该成果是由上海大学量子与分子结构国际中心、材料基因组工程研究院、理学院物理系与美国Rice大学等国内外数家高校和科研院所共同合作完成，曹世勋教授和Kono教授为共同通讯作者，东方学者跟踪计划任伟教授、东方学者马国宏教授、青年东方学者金钻明博士、硕士研究生袁宁、向茂林、徐凯等同学，美国Rice大学以及日本大阪大学、美国阿贡实验室、北京大学、杜伊斯堡埃森大学、德国马普所等单位合作者为共同作者。本工作得到了国家自然科学基金、国家科技部、上海市教委和科委的资助。

文章链接：

Read the abstract at http://dx.doi.org/10.1126/science.aat5162

Shixun Cao: http://www.mgi.shu.edu.cn/Default.aspx?tabid=33029&ctl=Detail&mid=61795&Id=180267&SkinSrc=[L]Skins/mig/mig1_jl

Junichiro Kono Laboratory: http://kono.rice.edu

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