Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Liverpool y la Universidad McMaster ha logrado un avance significativo en la búsqueda de nuevos estados de la materia.
En un estudio publicado en la revista Física de la naturaleza , los investigadores muestran que el óxido de metal relacionado con perovskita, TbInO 3 , exhibe un estado líquido de giro cuántico, un estado de materia muy buscado e inusual.
Utilizando tecnologías experimentales de vanguardia, incluida la dispersión inelástica de neutrones y la espectroscopía de muones, los investigadores descubrieron que el estado cuántico exótico en TbInO 3 emerge de la complejidad del entorno local alrededor de los iones magnéticos en el material, en este caso, el elemento terbio de tierras raras.
El descubrimiento fue una sorpresa para el equipo como TbInO 3 es un material que no se espera que muestre un comportamiento magnético tan inusual en función de su estructura cristalina.
El estado líquido del espín cuántico fue propuesto teóricamente hace más de cuarenta años por el premio Nobel Philip Anderson. En los líquidos de espín cuántico, los momentos magnéticos se comportan como un líquido y no se congelan ni ordenan incluso en cero absoluto, dando lugar a varias propiedades de materiales extraordinarios.
La materialización de los líquidos de espín cuántico sigue siendo ampliamente cuestionada. Como tal, el descubrimiento y la exploración de nuevos materiales que pueden albergar este estado de la materia son áreas activas de investigación avanzada de materiales y tienen aplicaciones potenciales en el desarrollo de la computación cuántica.
La Dra. Lucy Clark, de la Fábrica de Innovación de Materiales de la Universidad que dirige un programa de investigación de materiales cuánticos, dijo: "Nos ha llevado varios años de arduo trabajo y experimentos llegar a este punto en nuestra comprensión de TbInO 3 . "
"Cuando se estudian estados cuánticos intrincados de materia como el líquido de espín cuántico, llevar a cabo un experimento a menudo plantea más preguntas de las que puede responder. En el caso de TbInO 3 sin embargo, la física es particularmente rica, por lo que nos sentimos especialmente impulsados a perseverar. Nuestro estudio muestra que TbInO 3 es un material magnético fascinante y es muy probable que tengamos muchas más propiedades intrigantes para nosotros aún por descubrir "
"Nada de este trabajo hubiera sido posible sin la colaboración de nuestros colegas en las instalaciones centrales líderes en el mundo en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y la Instalación ISIS en el Laboratorio Rutherford Appleton, donde se realizó una gran parte de nuestros experimentos.Ambas instalaciones producen partículas, en particular neutrones y muones, que podemos usar para investigar la estructura atómica y las propiedades de los materiales para revelar la naturaleza de las nuevas fases, como el líquido de espín cuántico ".
El Profesor Bruce Gaulin, Director del Instituto Brockhouse para la Investigación de Materiales en la Universidad McMaster, dijo: "Este material parece engañosamente simple, con espines de terbio que decoran una arquitectura triangular bidimensional. Pero con el complemento completo de técnicas experimentales modernas en nuestrodisposición, el magnetismo a baja temperatura de esta estructura, basado en dos ambientes de terbio distintos, exhibe un estado de materia de desorden cuántico totalmente exótico: un resultado inesperado y emocionante ".
La Dra. Lucy Clark agregó: "La clave del éxito del proyecto fue la fuerte y duradera colaboración internacional, incluido el grupo dirigido por el profesor Sang-Wook Cheong, Director del Centro de Síntesis de Materiales Cuánticos de la Universidad de Rutgers".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Liverpool . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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