全过渡族Heusler合金NiMnTi的双玻璃态行为

玻璃态是固体材料中普遍存在的状态，其特征为序参量呈现短程有序而长程无序的结构特性。不同的铁性材料对应的玻璃态分别是自旋玻璃、应变玻璃和弛豫铁电体。应变玻璃作为玻璃态的重要表现形式，具有动态机械性能的频率依赖性和遍历态破缺的特征，并在超高强度金属合金和零膨胀因瓦合金等领域展现出巨大应用潜力而备受关注。当它与磁性结合时，铁磁应变玻璃展现出大磁致伸缩和艾林瓦效应等功能特性。上述丰富的物理特性使得磁性与应变玻璃的关联成为极具价值的研究方向，因此探索不同磁性的应变玻璃中多样化的物理现象及新颖功能特性具有重要科学意义。本研究基于全过渡族Heusler合金体系，首次报道了应变-自旋双玻璃态及其诱发的磁交换偏置效应。

本工作通过透射电子显微镜（TEM）和动态机械分析（DMA）证实了Ni₂MnTi合金中应变玻璃的存在，其具有明显的以纳米畴形式存在的晶格畸变以及玻璃态弛豫动力学特征。由于反铁磁（AFM）纳米畴与母相界面附近的磁矩存在局部涨落，形成了团簇自旋玻璃（CSG），通过直流和交流磁性测量得到其冻结温度在10 K附近，弛豫时间为5.45×10⁻⁶ s。因此，本工作首次在 Ni₂MnTi 全过渡族Heusler合金中观察到了应变-自旋双玻璃态。此外，基于AFM纳米畴与其表面上无序铁磁（FM）层之间的相互作用，在2 K条件下获得了0.9 kOe的交换偏置场。利用这一机制，提出一种材料设计策略，即通过调整应变玻璃的形态，以此作为实现具有更大磁交换偏置的材料或应用于自旋电子学的磁性传感器的途径。

本研究进一步将应变玻璃与磁性相结合，并在多铁性材料中实现了应变-自旋双玻璃态。这不仅促进人们对铁性材料双玻璃态行为的理解，并有助于实现具有磁性交换偏置或阻尼能量转换功能的材料。相关工作发表在国际知名学术期刊《材料学报》（Acta Materialia 292 (2025) 121032）杂志上，课题负责人刘恩克为通讯作者。