Jie Ma, tidigare ORNL postdoktor nu vid Shanghai Jiao Tong University i Kina, använder HFIR:s HB-3A-instrument för att studera spinnordningen i ett oxidmaterial för att producera de första 3D-bilderna av dess spinnkonfigurationer. Denna information gör det möjligt för forskare att utforska materialets magnetiska egenskaper mer detaljerat, utvidga kvantspinnriket, och ge förståelse som kan tillämpas på framtida datorteknik och bärbara enheter. Kredit:ORNL/Genevieve Martin
Jie Ma, en professor från Shanghai Jiao Tong University i Kina, använder neutroner vid Oak Ridge National Laboratory's High Flux Isotope Reactor för att upptäcka en tredimensionell bild av det magnetiska gittret i ett oxidmaterial (Ba 2 CoTeO 6 ) som innehåller kvantegenskaper som skulle kunna ge ny insikt om hur elektronsnurr kan förbättra databehandling och lagring i datorer.
För sitt experiment, Ma använder HFIRs fyrcirkeldiffraktometer, strållinje HB-3A. Han hoppas att bättre förstå kvantspinn, en unik egenskap som får material att efterlikna magnetiska egenskaper, även om partikeln inte bär en laddning.
"Forskare har letat efter kvantspinnvätskor i lågdimensionella system, såsom det magnetiska 2-D bikakegittret ruteniumtriklorid som nyligen rapporterats av ORNL och vårt arbete med ett 2-D triangulärt gitter. Men, inte många av sådana system är idealiskt 2D, utan interaktioner mellan 2D-lagren, ", sa Ma. "Vi hoppas att den nya bilden som avslöjas i det här experimentet kommer att ge oss en mer detaljerad förklaring till varför quantum spins beter sig som de gör."
Ma:s forskning fokuserar på de magnetiska interaktionerna mellan materialets lager snarare än de individuella interaktionerna på varje lager eftersom de ofta verkar störa kvantspinnarna i varje lager och är väsentliga för att förstå hur man realiserar verkliga kvantspinnvätskor.
I ett tidigare experiment, Ma använde pulverprover för att karakterisera materialets struktur. Intressant, när han studerade materialet i ett enkristallprov vid HB-3A, instrumentet avslöjade en annan gitterstruktur, vilket ledde till att han frågade om de nya resultaten indikerade en skillnad i vägen till kvantspinntillstånd.
"Det intressanta är att gitterstrukturen skiljer sig mellan pulver- och enkristallproverna, " sa mamma. "Vi tror att om gallret är lite annorlunda här, då kan den magnetiska strukturen också vara annorlunda för materialet.
"Eftersom vi är intresserade av de magnetiska egenskaperna hos ett material med kvantspinn, neutroner är den bästa tekniken för att studera den magnetiska strukturen eller den magnetiska dynamiken hos detta material, "tillade han. "Dessutom, HFIR är den högsta effektforskningsreaktorn i världen, och neutroninstrumenten här är verkligen perfekta för det vi vill göra."
I sista hand, en djupgående analys av kvantspinn är nödvändig om forskare vill tillämpa en ny förståelse av sådana egenskaper på framsteg inom kvantdatorer, Mor förklarade.
"Om vi förstår de magnetiska egenskaperna som utövas på material som dessa och hur de rör sig i det utrymmet, då kan vi översätta dessa egenskaper till vardagsteknik."
