Los físicos han descifrado un misterio detrás del extraño comportamiento de los electrones en un ferromagnet, un hallazgo que eventualmente podría ayudar a desarrollar la superconductividad a altas temperaturas.
Un estudio de Rutgers en coautoría del material ferromagnético inusual aparece en la revista Naturaleza .
The Rutgers Center for Materials Theory, líder mundial en el campo, estudia "transiciones de fase cuántica". Las transiciones de fase, como cuando el hielo se derrite, generalmente requieren calor para agitar los átomos y derretir los cristales de hielo. Las transiciones de fase cuántica son impulsadas porsacudidas de átomos y electrones que resultan de fluctuaciones que nunca cesan incluso a bajas temperaturas.
Se puede lograr una transición de fase cuántica ajustando un material para mejorar las fluctuaciones cuánticas, ya sea aplicando un campo magnético o exponiéndolo a una presión intensa cuando la temperatura está cerca del cero absoluto. En ciertas transiciones de fase cuántica, las fluctuaciones cuánticas se vuelven infinitamente intensas, formando un "punto crítico cuántico". Estos estados inusuales de la materia son de gran interés debido a su propensión a formar superconductores. Piense en ello como una célula madre electrónica, una forma de materia que puede transformarse de muchas maneras.
Mientras tanto, en el extraño mundo de la mecánica cuántica, el "enredo" permite que algo esté en dos estados o lugares diferentes al mismo tiempo. El famoso experimento mental del físico austriaco Erwin Schrödinger, que presenta un gato que está simultáneamente muerto y vivo,es un ejemplo de enredo.
Dentro de los materiales con electrones moviéndose a través de ellos, el entrelazamiento a menudo implica el giro de electrones, que pueden estar simultáneamente arriba y abajo. Por lo general, solo los electrones cercanos entre sí están enredados en materiales cuánticos, pero en un punto crítico cuántico, los patrones de enredo puedencambian abruptamente, se extienden a través del material y lo transforman. Los electrones, incluso los distantes, se enredan.
Los ferromagnetos son un escenario poco probable para estudiar el entrelazamiento cuántico porque los electrones que se mueven a través de ellos se alinean en una dirección en lugar de girar hacia arriba y hacia abajo. Pero los físicos descubrieron que el ferromagnetismo en "Cerge", CeRh6Ge4 un ferromagneto, debe tener una gran cantidadde enredos con electrones que giran hacia arriba y hacia abajo y están conectados entre sí. Eso nunca se había visto en ferromagnetos.
"Creemos que nuestro trabajo, al conectar el enredo con el extraño metal y los ferromagnetos, proporciona pistas importantes para nuestros esfuerzos por comprender los superconductores que funcionan a temperatura ambiente", dijo el coautor Piers Coleman, profesor del Departamento de Física y Astronomía enla Escuela de Artes y Ciencias de la Universidad de Rutgers-New Brunswick. "A medida que aprendemos a entender cómo la naturaleza controla el enredo en la materia, esperamos desarrollar las habilidades para controlar el enredo cuántico dentro de las computadoras cuánticas y para diseñar y desarrollar nuevos tipos de cuánticamateria útil para la tecnología "
Los científicos de Rutgers han utilizado algunos de sus hallazgos para proponer una nueva teoría para una familia de superconductores a base de hierro que se descubrieron hace unos 10 años. "Si tenemos razón, estos sistemas, como los ferromagnetos, son impulsados por fuerzas que les gustaalinear electrones ", dijo Coleman.
Yashar Komijani, un asociado postdoctoral de Rutgers, es uno de los tres coautores principales. Científicos de la Universidad de Zhejiang en China, el Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos en Alemania y la Universidad de Nanjing en China contribuyeron al estudio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rutgers . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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