3D Quantum Spin Liquid reveló
Los líquidos de la espina cuántica son candidatos para su posible uso en las futuras tecnologías de la información. Hasta ahora, los Líquidos de Giro Cuántico sólo se han encontrado en sistemas magnéticos de una o dos dimensiones. Ahora un equipo internacional dirigido por científicos del HZB ha investigado cristales de PbCuTe2O6 con experimentos de neutrones en ISIS, NIST e ILL. Encontraron el comportamiento de los líquidos de espín en 3D, debido a un llamado entramado de hipercalentamiento. Los datos experimentales encajan extremadamente bien con las simulaciones teóricas también hechas en el HZB.
Dos de las cuatro interacciones magnéticas forman una nueva red tridimensional de triángulos que comparten las esquinas, conocida como el entramado hiper-hiperkagome, que lleva al comportamiento de líquido de espín cuántico en PbCuTe2O6.
© HZB
Los dispositivos informáticos de hoy en día se basan en procesos electrónicos en semiconductores. El siguiente gran avance podría ser la explotación de otros fenómenos cuánticos, por ejemplo, las interacciones entre pequeños momentos magnéticos en el material, los llamados giros. Los llamados materiales líquidos de espín cuántico podrían ser candidatos para estas nuevas tecnologías. Difieren significativamente de los materiales magnéticos convencionales porque las fluctuaciones cuánticas dominan las interacciones magnéticas: Debido a las restricciones geométricas en la red cristalina, los espines no pueden "congelarse" todos juntos en un estado de tierra - se ven obligados a fluctuar, incluso a temperaturas cercanas al cero absoluto.
Líquidos de espín cuántico: un fenómeno raro
Los líquidos de los espines cuánticos son raros y hasta ahora se han encontrado principalmente en sistemas magnéticos bidimensionales. Los líquidos de espín isotrópicos tridimensionales se buscan sobre todo en materiales donde los iones magnéticos forman redes de pirocloro o hiperkagome. Un equipo internacional dirigido por el físico del HZB, el profesor Bella Lake, ha investigado muestras de PbCuTe2O6, que tiene una red tridimensional llamada red de hipercagoma.
Interacciones magnéticas simuladas
El físico del HZB, Prof. Johannes Reuther, calculó el comportamiento de tal red tridimensional de hiper-hiperkagoma con cuatro interacciones magnéticas y demostró que el sistema exhibe un comportamiento líquido de giro cuántico con un espectro de energía magnética específico.
Los experimentos en fuentes de neutrones encuentran líquido de espín cuántico en 3D
Con experimentos con neutrones en ISIS, Reino Unido, ILL, Francia y NIST, EE.UU., el equipo fue capaz de probar las señales muy sutiles de este comportamiento predicho. "Nos sorprendió lo bien que nuestros datos encajaban en los cálculos. Esto nos da la esperanza de que realmente podemos entender lo que sucede en estos sistemas", explica el primer autor, el Dr. Shravani Chillal, HZB.
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