Ett diagram som modellerar konkurrerande eller "frustrerade" magnetiska tillstånd i närliggande elektroner. Fysiker av kondenserad materia använder termen ”frustrerad” för att beskriva ett slags magnet där snurren inte lyckas anpassa sig till en stabil magnetisk ordning. Deras unika egenskaper är av intresse för utvecklingen av kvantberäkning och högtemperatur supraledning. Kredit:Ames Laboratory
U.S. Department of Energy's Ames Laboratory har upptäckt och beskrivit förekomsten av ett unikt stört elektronspinntillstånd i en metall som kan ge en unik väg till att hitta och studera frustrerade magneter.
Fysiker av kondenserad materia använder termen "frustrerad" för att beskriva ett slags magnet där snurren inte lyckas anpassa sig till en stabil magnetisk ordning. I perfekt frustrerade magneter som kallas spinnvätskor, den störda magnetismen hos dessa material kvarstår även vid mycket låga temperaturer, och deras unika egenskaper är av intresse för utvecklingen av kvantberäkning och högtemperatur supraledning.
Materialet som undersöks för att söka efter detta perfekt frustrerade magnetiska tillstånd är typiskt isolatorer. Men forskare från Ames Laboratory kunde definiera ett "perfekt frustrerat" tillstånd i ett metalliskt material, CaCo 1,86 Som 2 .
"Perfekt frustrerade system, sådana som verkligen inte kan lösa sina magnetiska tillstånd, är svåra att hitta i första hand, men ännu mer i en metall, "sade Rob McQueeney, forskare vid Ames Laboratory.
I isolerande magneter, interaktionerna mellan snurr som leder till frustration bestäms av gitterets kristallstruktur, och är relativt oföränderliga. Upptäckten av denna nästan perfekt frustrerade metall ger en ny väg för att pyssla med de magnetiska interaktionerna för att uppnå perfekt frustration.
"Här, vi har en liten knopp som vi kan ställa in. Vi vet att några av dessa interaktioner som leder till frustration medieras av ledningselektroner, och vi kan ställa in ett antal av dem mycket exakt - kanske får du en superledare, kanske något annat nytt kvanttillstånd. Det finns mycket löften där. "
Forskningen diskuteras vidare i uppsatsen "Effektiv endimensionell koppling i den mycket frustrerade fyrkantiga gitteretinerande magneten CaCo2-yAs2, "författad av A. Sapkota, B.G. Ueland, V.K. Anand, N.S. Sangeetha, D.L. Abernathy, M.B. Stone J.L. Niedziela, D.C. Johnston, A. Kreyssig, A.I. Goldman, och R.J. McQueeney; och publicerad i Fysiska granskningsbrev .
