科学家发现自旋液体状态的候选人材料量子计算机

联系人:克里斯汀科因

塔拉哈西,佛罗里达州。——使用一种新颖的技术,科学家们在佛罗里达州立University-headquartered国家高磁场实验室找到了证明量子自旋液体,一个国家的物质承诺作为未来的量子计算机的构建块。爱游戏提现客服

研究人员发现令人兴奋的行为在研究化合物的电子自旋三氯化钌(RuCl₃)。他们的研究结果,发表在《华尔街日报》自然物理整个材料显示,电子自旋相互作用,有效地降低了整体的能量。这种类型的行为——符合量子自旋液体在RuCl检测₃在高温和高磁场。

自旋液体,在1973年第一次理论,仍然是一个谜。尽管一些材料表现出有前途的物质状态,是极具挑战性的确定它的存在。然而,有极大的兴趣在他们,因为科学家们相信他们可以用于智能材料的设计在不同的应用程序。

在这个简短的视频,金正日Modic展示特殊探头和35-tesla磁铁用于实验。

信贷:金Modic

这项研究提供了强有力的支持,RuCl₃是一个自旋液体,物理学家Kim Modic说前研究生MagLab的吗脉冲场设施现在科学和技术研究所的助理教授奥地利。

“我认为在RuCl本文提供了一个全新的视角₃和演示了一个寻找新方法签名的自旋液体,”论文的第一作者Modic说。

几十年来,物理学家们广泛研究了电子的电荷,携带电力电子技术的发展铺平了道路,能源和其他地区。但电子也具有一种自旋特性。科学家还想利用电子的自旋方面的技术,但是旋转的普遍行为还没有完全理解。

简而言之,电子可以被认为是在一个轴旋转,像陀螺的一些方向。在磁性材料,这些旋转对齐,在相同或相反的方向。称为磁排序,这种行为可以诱导或抑制温度或磁场。一旦抑制磁秩序,可能会出现更多的外来物质的状态,如量子自旋液体。

在寻找一种旋转的液体,关注RuCl Modic的研究团队₃。蜂窝样结构,每个站点的旋转,就像一个磁性版的石墨烯-凝聚态物理的另一个热门话题。

“比碳钌要重得多,这导致强烈的自旋之间的交互,“MagLab物理学家阿卡迪Shekhter说,这篇论文的合著者。

团队将这些交互将增强材料磁沮丧。这是一种“三的公司”的场景,在该场景中,两个自旋配对,离开第三磁状态,这可以防止磁排序。挫折,团队推测,可能导致自旋液体状态。他们的数据最终证实了他们的怀疑。

“看起来,在低温和磁场作用下,RuCl₃我们寻找的行为的迹象,”Modic说。“自旋不只是东方自己根据邻近的对齐旋转,而是动态旋转水分子一样,同时保持它们之间的相关性。”

研究结果通过团队研制的一种新技术叫做共振扭转磁力测定,准确的措施在高磁场和电子自旋的行为可能会导致许多其他关于磁性材料的新见解,Modic说。

“我们真的没有主力技术或分析机械研究电子自旋的作用,就像我们做收费系统,“Modic说。“确实存在的方法通常需要大样本大小,这可能不可用。我们的技术是高度敏感的,很小,精致的样本。这可能是一个改变游戏规则者”的研究领域。

Modic发达技术作为博士后研究员和重新加入MagLab物理学家Shekhter和罗斯麦当劳,另一个在自然物理论文合著者,来衡量RuCl₃在高磁场。

对的:科学家们使用一种新颖的技术称为共振扭转磁力测定研究RuCl₃在高磁场、高压力和低的温度。他们的技术涉及安装30-micron宽RuCl样本₃(右边的蓝色区域)悬臂上一根头发的宽度。

图片来源:阿卡迪Shekhter和金姆施耐德

他们的技术安装RuCl有关₃样品到悬臂大小的一缕头发。他们再生一个石英音叉-类似于石英晶体观察振动悬臂的磁场。而不是用它来告诉时间精确,他们测量的频率振动研究在RuCl旋转之间的交互₃和应用磁场。他们执行测量两个国家MagLab强大的磁铁,它是由美国国家科学基金会和佛罗里达州。爱游戏提现客服

“我们的方法的优点是,它是一个相对简单的设置,既允许我们开展这项技术35-tesla电阻磁铁和一个65 -特斯拉脉冲场磁铁”,Modic说。

“我们下一步将研究该系统在MagLab的世界纪录100 -特斯拉脉冲磁体”Shekhter补充道。“高磁场应该允许我们直接观察到自旋液体的抑制状态,这将帮助我们更了解这种化合物的内部运作。”

除了Modic, Shekhter和麦当劳,其他科学家贡献本文是:斯坦福大学的j·p·c·拉夫;玛雅·d·巴赫曼的固体的化学物理研究所和斯坦福大学;你赖洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL),佛罗爱游戏提现客服里达州立大学和康奈尔大学(前苏联);Johanna c Palmstrom斯坦福;大卫·格拉夫国家MagLab;爱游戏提现客服陈妈妈,f·f·贝茨Balakirev和j·b·LANL;前苏联和国家MagLab格雷格Boebinger;爱游戏提现客服马库斯·施密特和德米特里•马克斯·普朗克的精英;康奈尔大学的迈克尔·j·劳勒和布拉德Ramshaw;马克斯·普朗克和菲利普·j·w·摩尔和洛桑联邦。

科学和技术研究所的奥地利维也纳是一个国际研究所爱游戏提现客服致力于尖端研究在自然和正式的科学。

的插图:科学家针对RuCl₃因为它的晶体结构,这类似于另一个有前途的材料,石墨烯,但。在RuCl₃钌离子形成一个简单的蜂窝状晶格,石墨烯的碳原子。但与石墨烯,RuCl₃还有一个网络的氯离子,在这种情况下“链接”。扭曲的正八面体由氯每个钌原子的电子自旋手性环境:创建一个说明,他们是彼此的镜像。这手性化合物“转折”是关键的不寻常的行为。

故事由克里斯汀科因