Perfekt frustreret metal giver mulig vej til superledning, andre nye kvantetilstande

Det amerikanske energiministeriums Ames Laboratory har opdaget og beskrevet eksistensen af ​​en enestående uordnet elektron -spin -tilstand i et metal, der kan give en unik vej til at finde og studere frustrerede magneter.

Fysikere i kondenseret materiale bruger udtrykket "frustreret" til at beskrive en slags magnet, hvor spinnene ikke kan justeres til en stabil magnetisk rækkefølge. I perfekt frustrerede magneter kaldet spin -væsker, den uordnede magnetisme af disse materialer vedvarer selv ved meget lave temperaturer, og deres unikke egenskaber er af interesse i udviklingen af ​​kvanteberegning og høj temperatur superledning.

Materialerne undersøgt for at søge efter denne perfekt frustrerede magnetiske tilstand er typisk isolatorer. Men Ames Laboratory -forskere var i stand til at definere en "perfekt frustreret" tilstand i et metallisk materiale, CaCo _1,86 Som ₂ .

"Helt frustrerede systemer, dem, der virkelig ikke kan løse deres magnetiske tilstande, er svære at finde i første omgang, men endnu mere i et metal, "sagde Rob McQueeney, forsker ved Ames Laboratory.

I isolerende magneter, interaktionerne mellem spins, der fører til frustration, sættes af gitterets krystalstruktur, og er relativt uforanderlige. Opdagelsen af ​​dette næsten perfekt frustrerede metal giver en ny vej til at pille ved de magnetiske interaktioner for at opnå perfekt frustration.

"Her, vi har en lille knop, som vi kan justere. Vi ved, at nogle af disse interaktioner, der fører til frustration, medieres af ledningselektroner, og vi kan indstille en række af dem meget præcist - måske får du en superleder, måske en anden ny kvantetilstand. Der er mange løfter der. "

Forskningen diskuteres yderligere i papiret "Effektiv en-dimensionel kobling i den stærkt frustrerede firkant-gitteromrejsende magnet CaCo2-yAs2, "forfattet af A. Sapkota, B.G. Ueland, V.K. Anand, N.S. Sangeetha, D.L. Abernathy, M.B. Stone J.L. Niedziela, D.C. Johnston, A. Kreyssig, A.I. Goldman, og R.J. McQueeney; og udgivet i Fysisk gennemgangsbreve .