在一项由科隆大学和国际团队进行的研究中，科学家们在BaCO2V2O8晶体中观察到了一种罕见的磁性现象：磁激发（被称为“磁子”）展现出了既有吸引力又有排斥力的相互作用，这一发现是通过用太赫兹波照射晶体而实现的。

这项研究揭示了晶体中的磁激发受到吸引和排斥相互作用的共同影响。然而，这些排斥束缚态的稳定性较低，使得它们的观察结果更加令人惊讶。这项研究的结果最近发表在《自然》杂志上。

科隆大学物理二所的Thomas Lorenz教授领导的工作组成功制造了由BaCo2V2O8制成的人造晶体，这些晶体包含有磁性钴原子的螺旋链。与来自奥格斯堡、波恩、多特蒙德、德累斯顿、日内瓦和乔治王子城的研究人员一起，他们使用电磁太赫兹波照射BaCO2V2O8晶体，以便在高磁场下研究晶体结构中的集体磁激发。

除了通常的低能磁激发（即磁子），研究人员还发现了两个和三个磁子的束缚态。这些多磁子束缚态的奇特之处在于，它们不是通过吸引而是通过排斥相互作用而结合在一起的。“这些状态的发现是我们在科隆的‘量子材料的控制与动力学’合作研究中心1238框架内实验和理论工作组非常成功的合作的结果，”Lorenz教授说。

自2016年以来，“量子材料的控制与动力学”合作研究中心（CRC）1238汇集了来自科隆的实验和理论物理学家以及晶体学家的专家团队，并得到了波恩大学和于利希研究中心的补充。该中心的目标是发现、理解和控制量子材料中的新集体现象和新功能。

参考资料：DOI： 10.1038/s41586-024-07599-3