Potem ko je že leta 1950 švicarski fizik Gregory Hugh Wannier prvi napovedal stanje spinske tekočine celo pri temperaturi absolutne ničle, je želja po eksperimentalni potrditvi ostala neizpolnjena dolga desetletja. Skupina fizikov z Odseka za fiziko trdne snovi Instituta "Jožef Stefan" pod vodstvom izr. prof. dr. Andreja Zorka je v obsežni eksperimentalni raziskavi odkrila novo obliko kvantne spinske tekočine, ki je v skladu z Wannierjevo teorijo.
Obsežno raziskavo, ki jo je zasnoval in vodil izr. prof. dr. Andrej Zorko, so izvedli na različnih žarkovnih linijah Laboratorija Rutherford Appleton (RAL) v Veliki Britaniji in Instituta Laue-Langevin (ILL) v Franciji ter v Nacionalnem laboratoriju za visoka magnetna polja (NHMFL) v ZDA.
V eksperimentalni raziskavi kristalov neodimovega heptatantalata so raziskovalci odkrili novo obliko kvantne spinske tekočine, ki je v skladu s teorijo švicarskega fizika Gregoryja Hugha Wannierja iz leta 1950. Ta je prvi napovedal stanje spinske tekočine celo pri temperaturi absolutne ničle, a jim tega do zdaj ni uspelo eksperimentalno potrditi.
Spinske tekočine pomembne za kvantno računalništvo
Zorko je za STA pojasnil, da so preučevali magnetne lastnosti nekega kristala, in sicer neodimovega heptatantalata. Z magnetnega stališča je mogoče potegniti analogijo z agregatnimi stanji, je ponazoril – in sicer se lahko magnetne iglice oz. spini pri dovolj nizkih temperaturah tipično uredijo, kot velja za gradnike pri trdnem agregatnem stanju snovi, medtem ko bodo pri visokih temperaturah kazale vsaka v svojo smer, kot velja za plinsko agregatno stanje snovi.
Spinske tekočine so magnetni analog tekočega agregatnega stanja, saj so v njih spini na večjih razdaljah neurejeni, lokalno pa korelacija obstaja. Te lokalne korelacije potem dajo posebne magnetne lastnosti tem snovem, ki jih pravimo spinske tekočine, je razložil Zorko.
S kombinacijo nevtronskega sipanja, mionske spektroskopije in elektronske spinske resonance jim je uspelo pokazati, da je v kristalih neodimovega heptatantalata osnovno magnetno stanje neurejeno celo pri najnižjih eksperimentalno dosegljivih temperaturah, to je minus 273,11 stopinje Celzija.
Zorko je kot primer ponovno navedel agregatna stanja snovi: “Da se spini v spinski tekočini niti pri absolutni ničli ne uredijo v isto smer, je podobno, kot da se voda pri ohlajanju nikoli ne bi spremenila v kristal oz. trdno snov.”
Poleg znanstvenega vidika je odkritje potencialno pomembno v luči sodobnih kvantnih tehnologij. Spinske tekočine namreč veljajo za eno najbolj perspektivnih platform v kvantnem računalništvu. Njihove lastnosti je denimo mogoče uporabiti za shranjevanje informacij, saj so shranjene bolj odporno, je še pojasnil Zorko.
Pomen odkritja se kaže tudi v tem, da je bilo objavljeno v prestižni reviji Nature Materials.
Kakšno je tvoje mnenje o tem?
Bodi prvi, ki bo pustil komentar!