Un exótico estado de la materia se ha encontrado al acecho dentro de un estado exótico anterior que había descubierto en un compuesto magnético en la última década.
En 2016, los físicos Weiguo Yin, Christopher Roth y Alexei Tsvelik del Laboratorio Nacional de Brookhaven en los Estados Unidos identificaron lo que se referían como un “medio fuego, medio hielo“Fase de los estados giratorios en SR3Cuiro6una mezcla de estroncio, cobre, iridio y oxígeno.
Ahora, han encontrado lo contrario: una fase de medio hielo, medio fuego, en la que los electrones dentro de dos estructuras diferentes intercambian comportamientos.
Crítico para el descubrimiento es un concepto denominado frustración, una descripción de las interacciones entre las partículas vecinas. Cambie una pieza del rompecabezas, un cambio en el comportamiento puede ondularse en todos los ámbitos como un cambio de fase.
En el material de medio fuego y medio hielo del equipo, giros de electrones en una red de átomos de cobre están desordenados como las llamas parpadeantes de un infierno. Los de los sitios de Iridium están congelados en su lugar, dándoles un tirón magnético más fuerte.
Obtener esta formación para Budge parecía imposible según un estándar matemático de cambio de fase. Sin embargo, un hallazgo crítico ha llevado al equipo a encontrar un cambio definitivo en la temperatura que voltea todo el estado.
Esta reversibilidad es el avance que Yin y Tsevik estaban buscando, la clave para desbloquear SR3Cuiro6El potencial de ciencia cuántica de la información y microelectrónica.
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“Encontrar nuevos estados con propiedades físicas exóticas, y poder comprender y controlar las transiciones entre esos estados, son problemas centrales en los campos de la ciencia de la física y los materiales de la materia condensada”. Yin dice.
“Resolver esos problemas podría conducir a grandes avances en tecnologías como computación cuántica y spintronics “.
Los materiales magnéticos pueden tomar varias formas diferentes. En el material ferromagnético convencional, como el hierro, los giros de las partículas están alineados en la misma dirección. Un ferrimagnet es uno en el que se encuentran dos estados de espín, como SR3Cuiro6.
Como se establece en el periódico 2024 del equipo de su descubrimiento de 2016, la extraña fase de hielo, medio fuego, puede ser inducida por un campo magnético externo, y es bastante llamativo. Los giros de cobre caen en un omnishambles desordenado, mientras que el Iridium giran al regimiento a sí mismos como soldados.
Eso es bastante interesante, pero no es muy útil por sí solo. QUBITS, por ejemplo, las unidades básicas de la computación cuántica, pueden ser Basado en giros de electronespero esos giros deben poder mostrar los diferentes valores de el sistema binario. Y los qubits sintonizables, aquellos cuyos giros pueden ser manipulados, son aún más útiles.
“A pesar de nuestra extensa investigación, todavía no sabíamos cómo se podía utilizar este estado, especialmente porque ha sido bien conocido durante un siglo que el modelo de esing unidimensional, un modelo matemático establecido de ferromagnetismo que produce el estado de medio fuego y medio hielo, no aloja una transición de fase de temperatura finita”. Tsvelik explica.
“Nos faltaban piezas del rompecabezas”.
Esto no solo abre vías para futuras investigaciones sobre fases ocultas y sus transiciones; También significa que el cambio de fase se puede controlar estrechamente, abriendo todo un reino de posibles aplicaciones cuánticas.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que esto es solo un paso en el viaje.
“Luego, vamos a explorar el fenómeno de hielo de fuego en sistemas con giros cuánticos y con redes adicionales, carga y títulos de libertad orbitales”. Yin dice. “La puerta a las nuevas posibilidades ahora está abierta”.
La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.