Ticker

6/recent/ticker-posts

Οι επιστήμονες βρίσκουν στοιχεία για ένα υγρό κβαντικής περιστροφής

 

© Ευγενική προσφορά του Arkady Shekhter / National High Magnetic Field Laboratory -Μια απεικόνιση της κρυσταλλικής δομής του τριχλωριούχου ρουθηνίου που δείχνει το απλό κυψελωτό πλέγμα ιόντων ρουθηνίου και ιόντων χλωρίου. Η στριμμένη οκτάεδρα που σχηματίζεται από χλώριο γύρω από την περιστροφή ηλεκτρονίων κάθε ατόμου ρουθηνίου είναι καθρεπτικές εικόνες του άλλου. Αυτή η συστροφή είναι το κλειδί για την ασυνήθιστη συμπεριφορά της ένωσης, η οποία αποτελεί απόδειξη ότι μπορεί να περιέχει ένα παράδειγμα υγρού κβαντικής περιστροφής

Μια απεικόνιση της κρυσταλλικής δομής του τριχλωριούχου ρουθηνίου που δείχνει το απλό κυψελωτό πλέγμα ιόντων ρουθηνίου και ιόντων χλωρίου. Η στριμμένη οκτάεδρα που σχηματίζεται από χλώριο γύρω από την περιστροφή ηλεκτρονίων κάθε ατόμου ρουθηνίου είναι καθρεπτικές εικόνες του άλλου. Αυτή η συστροφή είναι το κλειδί για την ασυνήθιστη συμπεριφορά της ένωσης, η οποία αποτελεί απόδειξη ότι μπορεί να περιέχει ένα παράδειγμα υγρού κβαντικής περιστροφής.

Χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική, οι επιστήμονες που εργάζονται στο Εθνικό Εργαστήριο Μαγνητικού Πεδίου του Κεντρικού Πανεπιστημίου της Φλόριντα έχουν βρει στοιχεία για ένα υγρό κβαντικής περιστροφής, μια κατάσταση που υπόσχεται ως δομικό στοιχείο για τους κβαντικούς υπολογιστές του αύριο.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν τη συναρπαστική συμπεριφορά ενώ μελετούσαν τις λεγόμενες περιστροφές ηλεκτρονίων στην ένωση τριχλωριούχο ρουθήνιο. Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύθηκαν σήμερα στο περιοδικό Nature Physics, δείχνουν ότι οι περιστροφές ηλεκτρονίων αλληλεπιδρούν σε όλο το υλικό, μειώνοντας αποτελεσματικά τη συνολική ενέργεια. Αυτός ο τύπος συμπεριφοράς - σύμφωνα με ένα κβαντικό υγρό περιστροφής - ανιχνεύθηκε στο τριχλωριούχο ρουθήνιο σε υψηλές θερμοκρασίες και σε υψηλά μαγνητικά πεδία.

Τα υγρά Spin, που θεωρήθηκαν για πρώτη φορά το 1973, παραμένουν κάτι μυστήριο. Παρά ορισμένα υλικά που δείχνουν πολλά υποσχόμενα σημάδια για αυτήν την κατάσταση της ύλης, είναι εξαιρετικά δύσκολο να επιβεβαιώσουμε οριστικά την ύπαρξή τους. Ωστόσο, υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον, επειδή οι επιστήμονες πιστεύουν ότι θα μπορούσαν να τα χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό πιο έξυπνων υλικών σε μια ποικιλία εφαρμογών, όπως η κβαντική πληροφορική.

Αυτή η μελέτη παρέχει ισχυρή υποστήριξη ότι το τριχλωριούχο ρουθήνιο είναι ένα υγρό περιστροφής, δήλωσε ο φυσικός Kim Modic, πρώην μεταπτυχιακός φοιτητής που εργάστηκε στην παλμική εγκατάσταση του MagLab και τώρα είναι βοηθός καθηγητής στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Αυστρίας

"Νομίζω ότι αυτό η έρευνα παρέχει μια νέα προοπτική σχετικά με το τριχλωριούχο ρουθήνιο και δείχνει έναν νέο τρόπο αναζήτησης αναζητήσεων υπογραφών υγρών περιστροφής", δήλωσε ο Modic, επικεφαλής συγγραφέας του εγγράφου.

Για δεκαετίες, οι φυσικοί έχουν μελετήσει εκτενώς το φορτίο ενός ηλεκτρονίου, το οποίο μεταφέρει ηλεκτρισμό, ανοίγοντας το δρόμο για πρόοδο σε ηλεκτρονικά είδη, ενέργεια και άλλους τομείς. Αλλά τα ηλεκτρόνια έχουν επίσης μια ιδιότητα που ονομάζεται περιστροφή. Οι επιστήμονες θέλουν επίσης να αξιοποιήσουν την πτυχή των ηλεκτρονίων για την τεχνολογία, αλλά η καθολική συμπεριφορά των περιστροφών δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητή.



Με απλά λόγια, τα ηλεκτρόνια μπορούν να θεωρηθούν ως περιστρεφόμενα σε έναν άξονα, όπως μια κορυφή, προσανατολισμένη προς κάποια κατεύθυνση. Σε μαγνητικά υλικά, αυτές οι περιστροφές ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους, είτε στην ίδια είτε αντίθετη κατεύθυνση. Ονομάζεται μαγνητική σειρά, αυτή η συμπεριφορά μπορεί να προκληθεί ή να κατασταλεί από τη θερμοκρασία ή το μαγνητικό πεδίο. Μόλις καταστείλει η μαγνητική σειρά, θα μπορούσαν να εμφανιστούν περισσότερες εξωτικές καταστάσεις ύλης, όπως υγρά κβαντικής περιστροφής.

Στην αναζήτηση ενός υγρού περιστροφής, η ερευνητική ομάδα φιλοξένησε το τριχλωριούχο ρουθήνιο. Η δομή του που μοιάζει με κηρήθρα, που διαθέτει ένα γύρισμα σε κάθε τοποθεσία, μοιάζει με μια μαγνητική έκδοση του γραφενίου - ένα άλλο καυτό θέμα στη φυσική της συμπυκνωμένης ύλης.

"Το ρουθήνιο είναι πολύ βαρύτερο από τον άνθρακα, το οποίο οδηγεί σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των περιστροφών", δήλωσε ο φυσικός του MagLab Arkady Shekhter, συν-συγγραφέας της μελέτης.

Περισσότερα 

Δημοσίευση σχολίου

0 Σχόλια