揭秘-3D量子自旋液体可能为未来的信息技术提供动力

时间:2020-05-19 14:34 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

揭秘-3D量子自旋液体可能为未来的信息技术提供动力

量子自旋液体是未来信息技术的潜在应用对象。到目前为止,量子自旋液体通常只在一维或二维磁性系统中被发现。现在,一个由HZB科学家领导的国际团队已经在ISIS、NIST和ILL进行了中子实验,研究了PbCuTe2O6的晶体。

他们在三维空间中发现了自旋液体行为,这是由于一种所谓的超kagome晶格。实验数据与同样在HZB进行的理论模拟非常吻合。

今天的IT设备是基于半导体中的电子过程。下一个真正的突破可能是利用其他量子现象,例如材料中微小磁矩之间的相互作用,即所谓的自旋。所谓的量子自旋液体材料可能是这种新技术的候选者。它们与传统的磁性材料有很大的不同,因为量子涨落支配着磁性相互作用:由于晶格中的几何约束,自旋不能完全冻结。一起处于基态;即使在接近绝对零度的温度下,它们也会被迫波动。

量子自旋液体:一个罕见的现象

量子自旋液体非常罕见,迄今主要在二维磁性系统中发现。三维各向同性自旋液体主要在磁性离子形成焦绿石或超自旋晶格的材料中寻找。一个由HZB物理学家Bella Lake教授领导的国际研究小组已经对PbCuTe2O6的样品进行了研究,该样品含有一种名为hyper-hyperkagome的三维晶格。

磁相互作用模拟

HZB物理学家约翰内斯·鲁瑟教授计算了这种具有四种磁相互作用的三维超高维点阵的行为,结果表明该系统表现出具有特定磁能谱的量子自旋液体行为。

中子源实验发现三维量子自旋液体

通过在伊希斯、英国、伊利诺伊州、法国和美国国家标准与技术研究院(NIST)进行的中子实验,该团队能够证明这种预测行为的非常微妙的信号。我们惊奇地发现我们的数据能很好地用于计算。这给了我们希望,我们能够真正理解这些系统中发生了什么。HZB网站的第一作者Shravani Chillal博士解释道。

参考文献:pbcute2o6中三维量子自旋液体的证据;作者:Shravani Chillal, Yasir Iqbal, Harald O. Jeschke, Jose A. Rodriguez-Rivera, Robert Bewley, Pascal Manuel, Dmitry Khalyavin, Paul Steffens, Ronny Thomale, A. T. M. Nazmul Islam, Johannes Reuther and Bella Lake, 2020年5月11日,Nature Communications。

DOI: 10.1038 / s41467 - 020 - 15594 - 1

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