Antiferromagneter innehåller ordnade gitter av atomer och molekyler, vars magnetiska moment alltid pekar i exakt motsatta riktningar mot grannarnas. Dessa material drivs till övergång till andra, mer oordnade kvanttillstånd av materia, eller 'faser, 'genom kvantfluktuationerna i deras atomer och molekyler - men än så länge, den exakta karaktären av denna process har inte utforskats till fullo. Genom ny forskning publicerad i EPJ B , Yoshihiro Nishiyama vid Okayama University i Japan har funnit att arten av gränsen vid vilken denna övergång sker beror på geometrin hos en antiferromagnets gitterarrangemang.

Nishiyamas upptäckt skulle kunna göra det möjligt för fysiker att tillämpa antiferromagneter i en större mängd olika sammanhang inom material- och kvantfysik. Hans beräkningar gällde materialens 'trohet', som i detta fall hänvisar till graden av överlappning mellan grundtillstånden för deras interagerande gitterkomponenter. Vidare, troheten "känslighet" beskriver i vilken grad denna överlappning påverkas av ett applicerat magnetfält. Eftersom mottaglighet drivs av kvantfluktuationer, den kan uttryckas inom statistikmekanikens språk - beskriver hur makroskopiska observationer kan uppstå från de kombinerade influenserna av många mikroskopiska vibrationer. Detta gör det till en användbar sond för hur antiferromagnetfasövergångar drivs av kvantfluktuationer.

Med hjälp av avancerade matematiska tekniker, Nishiyama beräknade hur känsligheten påverkas av "imaginära" magnetfält - som inte påverkar den fysiska världen, men är avgörande för att beskriva den statistiska mekaniken för fasövergångar. Genom att tillämpa denna teknik på en antiferromagnet arrangerad i ett bikakegaller, han avslöjade att övergången mellan ordnad, antiinriktade magnetiska moment, och ett tillstånd av oordning, förekommer över en gräns med en annan form än den som är förknippad med samma övergång i ett fyrkantigt galler. Genom att klargöra hur det geometriska arrangemanget av gitterkomponenter har ett subtilt inflytande på denna övergångspunkt, Nishiyamas arbete kan främja fysikers förståelse av antiferromagnets statistiska mekanik.