Aparte de la comprensión profunda del mundo natural que ofrece la teoría de la física cuántica, los científicos de todo el mundo están trabajando incansablemente para generar una revolución tecnológica aprovechando este nuevo conocimiento en aplicaciones de ingeniería. La espintrónica es un campo emergente que tiene como objetivo superar los límites de las técnicas tradicionales.electrónica mediante el uso del espín de los electrones, que puede verse aproximadamente como su rotación angular, como un medio para transmitir información.
Pero el diseño de dispositivos que pueden operar usando espín es extremadamente desafiante y requiere el uso de nuevos materiales en estados exóticos, incluso algunos que los científicos no comprenden completamente y aún no han observado experimentalmente. En un estudio reciente publicado en Comunicaciones de la naturaleza , científicos del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Ciencias de Tokio, Japón, describen un compuesto recién sintetizado con la fórmula KCu 6 AlBiO 4 ASÍ 4 5 Cl que puede ser clave para comprender el esquivo estado de "líquido de espín cuántico QSL". El científico principal, el Dr. Masayoshi Fujihala, explica su motivación: "La observación de un estado de QSL es también uno de los objetivos más importantes en la física de la materia condensadacomo el desarrollo de nuevos dispositivos espintrónicos. Sin embargo, el estado de QSL en sistemas bidimensionales 2D no se ha observado claramente en materiales reales debido a la presencia de desorden o desviaciones de los modelos ideales ".
¿Qué es el estado líquido de espín cuántico? En los materiales antiferromagnéticos por debajo de temperaturas específicas, los espines de los electrones se alinean naturalmente en patrones a gran escala. Sin embargo, en los materiales en un estado QSL, los espines están desordenados de una manera similar a como las moléculas enel agua líquida está desordenada en comparación con el hielo cristalino. Este desorden surge de un fenómeno estructural llamado frustración, en el cual no existe una configuración posible de espines que sea simétrica y energéticamente favorable para todos los electrones. KCu 6 AlBiO 4 ASÍ 4 5 El Cl es un compuesto recién sintetizado cuyos átomos de cobre están dispuestos en un patrón 2D particular conocido como "red de kagome cuadrada SKL", una disposición que se espera que produzca un estado de QSL a través de la frustración. Profesor Setsuo Mitsuda, coautordel estudio, afirma: "La falta de un compuesto modelo para el sistema SKL ha obstaculizado una comprensión más profunda de su estado de giro. Motivados por esto, sintetizamos KCu 6 AlBiO 4 ASÍ 4 5 Cl, el primer antiferromagnet SKL, y demostró la ausencia de ordenamiento magnético a temperaturas extremadamente bajas, un estado QSL ".
Sin embargo, los resultados experimentales obtenidos no se pudieron replicar mediante cálculos teóricos utilizando un estándar "J 1 -J 2 -J 3 Modelo SKL Heisenberg ". Este enfoque considera las interacciones entre cada ión de cobre en la red de cristal y sus vecinos más cercanos. El coautor, el Dr. Katsuhiro Morita, explica:" Para tratar de eliminar la discrepancia, calculamos un modelo SKL considerando el siguiente más cercano-Interacciones vecinas usando varios conjuntos de parámetros. Aún así, no pudimos reproducir los resultados experimentales. Por lo tanto, para comprender el experimento correctamente, necesitamos calcular el modelo con interacciones adicionales. "
Este desacuerdo entre el experimento y los cálculos resalta la necesidad de refinar los enfoques teóricos existentes, como concluye el coautor, el profesor Takami Tohyama: "Si bien el antiferromagnet SKL que sintetizamos es un primer candidato para investigar el magnetismo SKL, es posible que tengamos que considerar un rango más largointeracciones para obtener un líquido de espín cuántico en nuestros modelos. Esto representa un desafío teórico para develar la naturaleza del estado QSL. "Esperemos que los físicos logren abordar este desafío para acercarnos un paso más a la maravillosa promesa de la espintrónica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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