层状过渡金属化合物NaxCoO2系统最近受到广泛关注，这其中有几个重要原因：一是发现当Na含量较低时(1/4至1/3之间)通过在晶体结构中插入水分子可形成超导体。很多人认为这可能是除了铜氧化物高温超导体之外的又一种掺杂的Mott绝缘体。二是该系统具有二维三角格子结构，因而被认为是自旋液体理论合适的模型系统。三是该系统具有丰富的物理相图。该系统在高Na含量(x>0.75)时，其磁结构比较复杂，已有的不同的实验结果表明，体系存在能量尺度不同的铁磁序，反铁磁序和自旋密度波(SDW)。该研究成果发表在Phys. Rev. Lett. 93, 187203 (2004)。

    中科院物理所极端条件物理重点实验室雒建林和王楠林等和理论所向涛研究员合作，研究了Na0.85CoO2晶体的低温磁化率、比热和磁阻。他们发现当磁场沿c方向时，体系中存在由磁场诱导的由反铁磁到铁磁的磁性相变，这一相变是由低场下自旋指向c方向到高场下自旋突然躺倒到CoO2面内的转变导致的。他们的结果表明体系的基态CoO2面内是铁磁关联而面间是反铁磁关联。同时他们得到了适用于高Na含量的NaxCoO2的磁性相图。这些发现对理解强关联二维三角格子体系的磁性有一定意义。

    此项工作得到国家自然科学基金委和中科院创新方向性项目支持。