• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Forskare upptäcker ny kvantspinnvätska

    Kredit:University of Liverpool

    Ett internationellt forskarlag ledd av University of Liverpool och McMaster University har gjort ett betydande genombrott i sökandet efter nya materiatillstånd.

    I en studie publicerad i tidskriften Naturfysik , forskare visar att den perovskitrelaterade metalloxiden, TbInO 3 , uppvisar ett kvant spin flytande tillstånd, ett länge eftersökt och ovanligt materiatillstånd.

    Med hjälp av avancerad experimentell teknik, inklusive oelastisk neutronspridning och myonspektroskopi, forskare upptäckte att det exotiska kvanttillståndet i TbInO 3 uppstår från komplexiteten i den lokala miljön runt de magnetiska jonerna i materialet, I detta fall, av den sällsynta jordartsmetallen terbium.

    Upptäckten kom som en överraskning för teamet som TbInO 3 är ett material som inte förväntas uppvisa ett sådant ovanligt magnetiskt beteende baserat på dess kristallstruktur.

    Kvantspinnvätsketillståndet föreslogs teoretiskt för över fyrtio år sedan av Nobelpristagaren Philip Anderson. I quantum spin-vätskor, magnetiska moment beter sig som en vätska och fryser eller beställer inte ens vid absolut noll, ger upphov till flera extraordinära materialegenskaper.

    Materialiseringen av kvantspinnvätskor är fortfarande mycket omtvistad. Som sådan, Upptäckten och utforskningen av nya material som kan vara värd för detta tillstånd av materia är aktiva områden inom avancerad materialforskning och har potentiella tillämpningar i utvecklingen av kvantberäkningar.

    Dr Lucy Clark, från universitetets Materials Innovation Factory som leder ett program för kvantmaterialforskning, sa:"Det har tagit oss flera år av hårt arbete och experiment att nå denna punkt i vår förståelse av TbInO 3 ."

    "När man studerar invecklade kvanttillstånd av materia som kvantspinvätskan, Att utföra ett experiment väcker ofta fler frågor än det kan besvara. I fallet med TbInO 3 , dock, fysiken är särskilt rik, och därför var vi särskilt drivna att hålla ut. Vår studie visar att TbInO 3 är ett fascinerande magnetiskt material, och en som med största sannolikhet har många fler spännande egenskaper för oss att avslöja."

    "Inget av detta arbete hade varit möjligt utan samarbetet från våra kollegor vid de världsledande centrala anläggningarna vid Oak Ridge National Laboratory och ISIS-anläggningen vid Rutherford Appleton Laboratory, där en stor del av våra experiment genomfördes. Båda dessa anläggningar producerar partiklar – i synnerhet, neutroner och myoner – som vi kan använda för att undersöka atomstrukturen och egenskaperna hos material för att avslöja naturen hos nya faser, som quantum spin-vätskan."

    Professor Bruce Gaulin, Direktör för Brockhouse Institute for Materials Research vid McMaster University, sa:"Detta material verkar bedrägligt enkelt, med terbiumsnurr som dekorerar en tvådimensionell, triangulär arkitektur. Men med det fulla komplementet av moderna experimentella tekniker till vårt förfogande, lågtemperaturmagnetismen hos denna struktur, baserad på två distinkta terbiummiljöer, uppvisar ett helt och hållet exotiskt kvantoordat tillstånd av materia – ett oväntat och spännande resultat."

    Dr. Lucy Clark tillade:"Nyckeln till projektets framgång var det starka och varaktiga internationella samarbetet, inklusive gruppen ledd av prof Sang-Wook Cheong, Direktör för Center for Quantum Materials Synthesis vid Rutgers University."

    Pappret, "Tvådimensionellt spinnvätskebeteende i antiferromagneten TbInO med triangulär bikake 3 " publiceras i Naturfysik .

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com