İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Almaz zindan hüceyrəsinin içərisindəki tək bir kaqom təbəqəsi olan Y-kapellasit təbəqəsinin sxematik görünüşü, iki qeyri-bərabər Cu sahəsindən (narıncı rəngdə Cu1, mavi rəngdə Cu2) ibarət kaqom müstəvisinə geri itələnən effektiv Y aralayıcısı vasitəsilə təzyiq tənzimlənməsini vurğulayır. Müəllif: Chatterjee və başqaları.

Kvant spin mayesi, mütləq sıfıra yaxın temperaturda (yəni 0 K-də) belə, materialdakı maqnit momentlərinin uyğunlaşmadığı və ya donmadığı maddənin bir fazasıdır. Bu yüksək dinamik vəziyyətin eksperimental olaraq reallaşdırılması kvant kompüterlərinin və kvant mexaniki effektlərindən istifadə edərək işləyən digər texnologiyaların inkişafı üçün mühüm nəticələrə səbəb ola bilər.

_{Əvvəlki tədqiqatlar, herbertsmit, α- RuCl3} və EtMe3Sb _[ Pd(dmit) ₂ ] ₂ daxil olmaqla müxtəlif materiallarda kvant spin maye fazasının əmələ gəldiyi barədə dəlillər toplamışdır . Lakin, bu günə qədər bu materialların heç birinin bu vəziyyətə sahib olduğu qəti şəkildə təsdiqlənməmişdir.

Paris-Saclay-CNRS Universitetinin, Ştutqart Universitetinin və Avropadakı digər institutların tədqiqatçıları bu yaxınlarda kəşf edilmiş Y-kapellasit adlı materialda kvant spini mayeyə bənzər davranışa dair dəlillər toplayıblar. Onların Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş məqaləsi göstərir ki, bu material, xüsusən də kvant maqnetizmi ilə idarə olunan ekzotik maddələrin vəziyyətlərini öyrənmək üçün perspektivli bir eksperimental platformadır.

Məqalənin baş müəllifi Paskal Puphal Phys.org-a bildirib ki, “Bu işin mənşəyi bir neçə il əvvələ gedib çıxır. Əvvəlcə tanınmış kaqom birləşməsi ZnCu₃(OH)₆Cl₂ (herbertsmithit) ilə birləşməyə cəhd etdik. Bunun əvəzinə, bu səy gözlənilmədən yeni bir kaqom materialı olan Y‑kapellasit (Y₃Cu₉(OH)₁₉Cl₈) kəşfinə səbəb oldu . Sonrakı tədqiqatlar maraqlı bir tapmacanı ortaya çıxardı: Y‑kapellasitinin toz nümunələri uzun məsafəli maqnit sırası göstərməsə də, yüksək keyfiyyətli tək kristallar aşağı temperaturda maqnit sırası nümayiş etdirir . Bu kövrək və nümunədən asılı davranış sistemin maqnit qeyri-sabitliyinə çox yaxın olduğunu göstərir.”

Kvant vəziyyətlərini öyrənmək üçün perspektivli kaqome materialı

Puphal və həmkarları tərəfindən əvvəllər aşkar edilmiş kristal kvant maqnit materialı olan Y-kapellasit incə struktur təhrifinə malikdir. Bu material, atomların müəyyən bir Yapon toxunmuş bambuk dizaynına bənzəyən bir naxışda düzüldüyü kaqome qəfəsi kimi tanınan xarakterik bir kristal quruluşa malikdir.

Tədqiqatçılar, Y-kapellazitin strukturunu nizamsızlıq yaratmadan yumşaq və davamlı olaraq dəyişdirməyin maddənin yeni kvant vəziyyətinin yaranmasına səbəb olub-olmadığını araşdırmağa başladılar. Onlar xüsusilə təzyiqin materialın maqnit nizamını poza biləcəyini və yalnız həndəsi pozğunluğu ilə idarə olunan spin mayesinə bənzər torpaq vəziyyətini sabitləşdirə biləcəyini araşdırdılar.

” Kaqome antiferromaqnitləri vacibdir, çünki onların həndəsə qüvvələri rəqabətə çevrilir və bu rəqabət adi maqnitlərdə görünməyən kvant halları yarada bilər”, məqalənin ilk müəllifi Dipranjan Çatterci bildirib. “Y-kapellasit (Y₃Cu₉(OH)₁₉Cl₈) belə xüsusilə cəlbedici nümunələrdən biridir. Kaqome antiferromaqnitlərində yarana biləcək ən maraqlı kvant fazalarından biri kvant spin mayesidir.”

Kvant spin maye halı son zamanlar aparılan çoxsaylı nəzəri və eksperimental fizika tədqiqatlarının diqqət mərkəzində olmuşdur. Bu halın mövcudluğunu təsdiqləmək indiyə qədər çətin olub, çünki bu, maqnit nizamının olmaması, davamlı kvant dalğalanmaları və qeyri-adi şəkildə davranan kvazipartiküllər (yəni, fraksiyalaşdırılmış həyəcanlanmalar) da daxil olmaqla müxtəlif xüsusiyyətləri müşahidə etməyi tələb edir.

Çatterci izah etdi ki, “Spin mayeləri kvant maddəsini ən dinamik formada təmsil etdikləri üçün vacibdir, burada güclü qarşılıqlı təsirlər statik nizam əvəzinə dalğalanma, dolaşıqlıq və yeni kollektiv davranış yaradır. Bu vəziyyətləri həm nəzəri, həm də eksperimental olaraq birmənalı şəkildə müəyyən etmək çətin olduğundan, olduqca təmiz nümunələr yetişdirmək qabiliyyəti kondensləşdirilmiş maddə fizikası və kristalloqrafiyada əsas problemlərdən birinə çevrilib.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Kvant spinli maye halının göstərişləri

Bir materialın uzun mənzilli maqnit sırasının olmadığını təsdiqləmək asan məsələ deyil. Bunu etmək üçün Puphal, Chatterjee və həmkarları polyarlaşdırılmış muonların material nümunəsinə implantasiya edilməsini və onların spinlərinin yerli maqnit sahələrinə cavab olaraq necə fırlandığını araşdırmağı əhatə edən muon spin spektroskopiyası (µSR) kimi tanınan bir texnikadan istifadə etdilər.

Puphal izah etdi ki, “µSR təcrübəsində spin-polyarlaşdırılmış muonlar nümunəyə implantasiya edilir və son dərəcə həssas yerli maqnit zondları kimi çıxış edir. Əgər statik maqnit sırası mövcuddursa, muonlar daxili maqnit sahələrini aşkarlayır; əgər yoxdursa, onların spinləri dinamik olaraq qalır.”

“Maqnit torpaqlama vəziyyətinin necə inkişaf etdiyini izləmək üçün μSR-i piston silindr təzyiq hüceyrəsi istifadə edərək tətbiq olunan hidrostatik təzyiqlə birləşdirdik.”

Nümunələrində təzyiq artdıqca, µSR ölçmələri materialın maqnit sırası ilə əlaqəli statik daxili sahələrin tədricən yoxa çıxdığını göstərdi. Eyni zamanda, davamlı spin dinamikası ortaya çıxdı və çox aşağı temperaturlara qədər saxlanıldı. Bu müşahidələr donmuş və ya nizamlı vəziyyətdən fərqli olaraq, tamamilə dəyişkən bir əsas vəziyyətinin mövcudluğuna işarə edir.

Çatterci bildirib ki, “Təmiz nümunə sintez edildikdən sonra onun əsas vəziyyətinin təbiətini müəyyən etmək üçün olduqca həssas yerli zondlar tələb olunur. Bu kontekstdə, muon spin fırlanması/relaksasiyası/rezonansı xüsusilə güclüdür, çünki o, zəif daxili maqnit sahələrinə və onların zaman dalğalanmalarına birbaşa həssasdır və bu da statik nizamı davamlı spin dinamikasından ayırmağa və bununla da dinamik maqnit əsas vəziyyətlərini aşkar etməyə imkan verir. Bizim işimizdə təzyiq, spin-maye davranışını təqlid edə bilən pozğunluqla idarə olunan vəziyyətləri həqiqi kvant dalğalanmalarından fərqləndirən idarəetmə parametri kimi xidmət edir.”

Məyusedici kvant maddəsini öyrənmək üçün yeni platforma

Kvant spin mayelərinin bəzi xüsusiyyətlərini nümayiş etdirən əksər namizəd materialların da müəyyən dərəcədə nizamsızlıq ehtiva etdiyi aşkar edilmişdir. Nizamsızlıq, maddənin bu fazası olmadıqda belə, spin mayesinin davranışını təqlid edərək, materialın maqnit sırasını poza bilər.

Çatterci deyib: “Əksinə, işimiz maqnit nizamlı vəziyyətdən dəyişkən əsas vəziyyətə nəzarətli və nizamsız bir yol nümayiş etdirir. Təzyiq istifadə edərək sistemi nizamlı vəziyyətdən fırlanan mayeyə bənzər bir rejimə davamlı olaraq tənzimləmək qabiliyyəti olduqca qeyri-adi haldır. Bu, nizamsızlıq olmadan təkcə daxili həndəsi pozğunluğun belə bir vəziyyəti sabitləşdirmək üçün kifayət etdiyinə dair güclü dəlillər təqdim edir.”

Bu tədqiqatın nəticələri kvant maqnetizmini və maddənin ekzotik fazalarını öyrənmək üçün Y-kapellasitinin perspektivini vurğulayır. Bu material üzərində aparılan sonrakı tədqiqatlar kvant texnologiyalarının inkişafı üçün istifadə edilə bilən kvant vəziyyətlərinin kəşfinə gətirib çıxara bilər.

Çatterci bildirib ki, “Ekzotik kvant fazalarını və onların həyəcanlanmalarını dərk etmək və anlamaq müasir kondensləşdirilmiş maddə fizikasında əsas problem olaraq qalır. Y-kapellasit bu səy üçün xüsusilə cəlbedici bir platforma təmin edir və həm nəzəriyyə, həm də təcrübə üçün yeni istiqamətlər açır. Onun zəngin və hələ də ortaya çıxan fenomenologiyası onu təkcə məyus olmuş kvant maddəsi haqqında fundamental anlayışımızı inkişaf etdirmək üçün deyil, həm də gələcək kvant texnologiyaları ilə əlaqəli materialların daha geniş axtarışını məlumatlandırmaq üçün dəyərli edir.”

Növbəti tədqiqatlarında Puphal, Chatterjee və həmkarları son təcrübələrində istifadə etdikləri eyni təzyiq tənzimləmə yanaşmasını digər kagome materiallarına da tətbiq etməyi planlaşdırırlar. Onlar xüsusilə onun təzyiqə güclü reaksiya verdiyi və istiliklə idarə olunan qəfəs təhriflərinə malik materiallar olan hidroksixloridlərə təsirini araşdırırlar.

Puphal əlavə edib ki, “Qeyri-elastik neytron səpilmə (INS) kimi tamamlayıcı eksperimental texnikaların istifadəsi də çox dəyərli olardı.” “INS həyəcan spektrini birbaşa araşdıra və Y-kapellazitin təzyiqlə induksiya olunmuş dalğalanma fazasında kvant spin mayesinin xarakterik əlamətlərini müəyyən etməyə kömək edə bilər.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeb Klark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert İqan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Əgər bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Dipranjan Chatterjee və digərləri, Təzyiq altında Y-Kapellasitində Dalğalanan Yer Vəziyyətinin Yaranması, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/3pmg-b78n .

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Əsas anlayışlar

MaqnetizmKvazipartiküllər və kollektiv həyəcanlarKristal sistemlərMaqnit sistemləriGüclü korrelyasiyalı sistemlər