En kvante -centrifugeringsvæske:Honeycomb -gitter opfylder undvigende standarder for Kitaev -modellen

Forskere fra Boston College og Harvard har skabt et undvigende honeycomb-struktureret materiale, der er i stand til at frustrere de magnetiske egenskaber i det for at producere en kemisk enhed kendt som "spin væske, "længe teoretiseret som en gateway til kvantecomputers fritflydende egenskaber, ifølge en ny rapport i Journal of the American Chemical Society .

Det første af sin art kobberiridat metaloxid-Cu2IrO3-er et, hvor den naturlige magnetiske orden forstyrres, en tilstand kendt som geometrisk frustration, sagde assisterende professor i fysik ved Boston College Fazel Tafti, en hovedforfatter af undersøgelsen, med titlen Cu2IrO3:et nyt magnetisk frustreret bikageiridat.

Kobberiridatet er en isolator - dets elektroner er immobiliseret i det faste stof - men de kan stadig transportere et magnetisk øjeblik kendt som "spin". Transporten af ​​gratis spins i materialet muliggør en strøm af kvanteinformation.

Kitaev -modellen, foreslået i 2006 af Cal Tech Professor i fysik Alexei Kitaev, fastslår, at en sekskantet honningkage -struktur tilbød en lovende vej til geometrisk frustration og derfor, til kvantespinvæske.

Kun to bikagegitter er blevet udviklet med succes i et forsøg på at opfylde Kitaevs model:et lithiumiridat (Li2IrO3) og et natriumiridat (Na2IrO3). Alligevel undlod begge at opnå en ideel centrifugeringsvæske på grund af magnetisk bestilling, sagde Tafti, der var medforfatter til avisen med Boston College postdoktorale forskere Mykola Abramchuk og Jason W. Krizan, BC Adjungeret professor i kemi og direktør for Advanced Chemistry Laboratories Kenneth R. Metz, og Harvards David C. Bell og Cigdem Ozsoy-Keskinbora.

Tafti og hans team blev til kobber på grund af dets ideelle atomstørrelse, som er mellem lithium og natrium. Deres undersøgelser inden for røntgenkrystallografi fandt subtile fejl i honningkagerne dannet i lithium- og natriumiridater. Teamet byttede kobber til natrium i det, Tafti betegnede som en relativt simpel "udvekslings" reaktion. Indsatsen producerede det første oxid af kobber og iridium, Sagde Tafti.

"Kobber er ideel til honningkage -strukturen, "sagde Tafti." Der er næsten ingen forvrængning i bikagestrukturen. "

Et årti efter den oprindelige forudsigelse af kvante -spin -væske på et bikagegitter af Kitaev, det lykkedes det unge team af forskere fra Boston College at lave et materiale, der næsten nøjagtigt svarer til Kitaev -modellen, Sagde Tafti.

Taftis laboratorium vil forfølge "udvekslingen" kemi vej til at lave nye former for bikage materialer med mere eksotiske magnetiske egenskaber, han sagde.