In den vielleicht aufregendsten Nachrichten der Woche haben Forscher a Durchbruch Entdeckung auf der Suche nach neuen Materiezuständen, die den begehrten Quantenspin-Flüssigkeitszustand aufdecken.
Mit experimentellen Technologien das Team, geleitet von Wissenschaftlern der University of Liverpool und der McMaster University hat festgestellt, dass die Perowskit Metalloxid, TbInO 3 zeigt diesen ungewöhnlichen und exotischen Zustand.
Bisher theoretisch vorgeschlagen
Dieser einzigartige Zustand wurde bereits in den 1970er Jahren vom Nobelpreisträger Philip Anderson theoretisch vorgeschlagen, und seine Materialisierung ist immer noch umstritten.
Es wurde angenommen, dass der Zustand in einem System wechselwirkender Quantenspins erreicht wird und als "Flüssigkeit" bezeichnet wird, da es sich im Vergleich zu einem ferromagnetischen Spinzustand um einen ungeordneten Zustand handelt.
Dies führt zu magnetischen Momenten mit außergewöhnlichen flüssigkeitsähnlichen Eigenschaften. Beispielsweise frieren sie selbst bei absolutem Nullpunkt nicht ein oder ordnen sich nicht an.
Unerwartetes magnetisches Verhalten
Das Team kombinierte die Verwendung fortschrittlicher Techniken wie inelastische Neutronenstreuung und Myonenspektroskopie, um zu ihrer großen Überraschung den Zustand festzustellen. könnte entstehen aus der Komplexität von TbInO 3 lokale Umgebung um die magnetischen Ionen.
Dies war unerwartet als TbInO 3 ist ein Material, dessen Kristallstruktur sich für ein solches magnetisches Verhalten nicht eignet.
„Wir haben mehrere Jahre harter Arbeit und Experimente gebraucht, um diesen Punkt in unserem Verständnis von TbInO zu erreichen. 3 ", sagte Lucy Clark von der Universität Materialinnovationsfabrik wer leitet ein Programm von Quantenmaterialforschung
„Wenn Sie komplizierte Quantenzustände von Materie wie die Quantenspinflüssigkeit untersuchen, wirft die Durchführung eines Experiments häufig mehr Fragen auf, als sie beantworten können. Im Fall von TbInO 3 die Physik ist jedoch besonders reichhaltig, und deshalb waren wir besonders motiviert, durchzuhalten. Unsere Studie zeigt, dass TbInO 3 ist ein faszinierendes magnetisches Material, das höchstwahrscheinlich noch viele weitere faszinierende Eigenschaften aufweist, die wir noch nicht entdeckt haben.
täuschend einfach
Die Forscher haben schnell darauf hingewiesen, dass, wenn es um TbInO geht 3 Es gibt viel mehr als man denkt.
"Dieses Material erscheint täuschend einfach, da Terbiumspins eine zweidimensionale dreieckige Architektur schmücken", sagte Professor Bruce Gaulin, Direktor des Brockhouse Institute for Materials Research an der McMaster University.
"Mit der vollständigen Ergänzung moderner experimenteller Techniken zeigt der Niedertemperaturmagnetismus dieser Struktur, der auf zwei unterschiedlichen Terbiumumgebungen basiert, einen insgesamt exotischen quantengestörten Materiezustand - ein unerwartetes und aufregendes Ergebnis."
Die Entdeckung kann zu weitreichenden zukünftigen potenziellen Anwendungen führen, insbesondere bei der Entwicklung von Quantencomputer .
Die Studie ist in der Zeitschrift veröffentlicht Naturphysik.