Fremtidige informationsteknologier:3D-kvantespindvæske afsløret

Quantum spin væsker er kandidater til potentiel brug i fremtidige informationsteknologier. Indtil nu, kvante -centrifugeringsvæsker er normalt kun fundet i ét eller todimensionalt magnetisk system. Nu har et internationalt team ledet af HZB -forskere undersøgt krystaller af PbCuTe ₂ O ₆ med neutronforsøg på ISIS, NIST og ILL.

De fandt spin væske adfærd i 3D, på grund af et såkaldt hyper-hyperkagom gitter. De eksperimentelle data passer ekstremt godt til teoretiske simuleringer også udført på HZB.

IT -enheder i dag er baseret på elektroniske processer i halvledere. Det næste virkelige gennembrud kan være at udnytte andre kvantefænomener, for eksempel interaktioner mellem små magnetiske øjeblikke i materialet, de såkaldte spins. Såkaldte kvante-spin flydende materialer kan være kandidater til sådanne nye teknologier. De adskiller sig markant fra konventionelle magnetiske materialer, fordi kvantesvingninger dominerer de magnetiske interaktioner:På grund af geometriske begrænsninger i krystalgitteret, spins kan ikke alle "fryse" sammen i grundtilstand - de er tvunget til at svinge, selv ved temperaturer tæt på absolut nul.

Quantum spin væsker:et sjældent fænomen

Quantum spin væsker er sjældne og er hidtil hovedsageligt fundet i todimensionale magnetiske systemer. Tredimensionelle isotrope spin-væsker søges for det meste i materialer, hvor magnetiske ioner danner pyrochlor eller hyperkagomgitter. Et internationalt team ledet af HZB -fysiker Prof. Bella Lake har nu undersøgt prøver af PbCuTe ₂ O ₆ , som har et tredimensionelt gitter kaldet et hyper-hyperkagom gitter.

Magnetiske interaktioner simuleret

HZB-fysiker prof. Johannes Reuther beregnede adfærden for et sådant tredimensionelt hyper-hyperkagomgitter med fire magnetiske interaktioner og viste, at systemet udviser kvante-spin væskeadfærd med et specifikt magnetisk energispektrum.

Eksperimenter med neutronkilder finder 3-D kvante-spin-væske

Med neutronforsøg på ISIS, Storbritannien, SYG, Frankrig og NIST, USA var teamet i stand til at bevise de meget subtile signaler om denne forudsagte adfærd. "Vi var overraskede over, hvor godt vores data passede ind i beregningerne. Dette giver os håb om, at vi virkelig kan forstå, hvad der sker i disse systemer, "forklarer første forfatter Dr. Shravani Chillal, HZB.