Odkritje visokotemperaturne kvantne spinske tekočine in razrešitev več kot 40-letne skrivnosti
25.10.2017
Sodelavci Instituta Jožef Stefan ter Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani so odkrili visokotemperaturno kvantno spinsko tekočino v plastovitem kristalu TaS2, s čimer so razrešili skrivnost magnetnega stanja v tem pomembnem modelskem sistemu, ki je raziskovalce begala že več kot 40 let.
Dosežek je bil objavljen v prestižni reviji Nature Physics.
Martin Klanjšek, Andrej Zorko, Rok Žitko, Jernej Mravlje, Zvonko Jagličić, Peter Prelovšek, Dragan Mihailovič in Denis Arčon so ugotovili, da elektronski magnetni momenti tvorijo novo visokotemperaturnonje spinske tekočine. V večini primerov so magnetni momenti pri dovolj visokih temperaturah povsem neurejeni (govorimo o t. i. paramagnetih), kar lahko v grobem primerjamo s plinastim agregatnim stanjem. Če tak magnetni sistem dovolj pohladimo, potem se magnetni momenti uredijo – npr. v antiferomagnetno ureditev – podobno, kot se uredijo atomi v kristalu. Magnetna stanja, ki bi bila analogna tekočemu agregatnemu stanju, so bila sicer teoretično napovedana, a doslej v naravi izredno redko opažena pri ekstremno nizkih temperaturah.
Prvi je spinsko tekočino napovedal Nobelov nagrajenec P. W. Anderson že pred več kot 40 leti, ko je raziskoval nenavadne magnetne lastnosti plastovitih kristalov TaS2. Skupina slovenskih fizikov na Institutu Jožef Stefan ter Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani je odkrila, da se elektronski magnetni momenti, ki so lokalizirani na zvezdah Ta, ne uredijo niti pri temperaturi ‒273,08 °C in da dejansko tvorijo novo stanje visokotemperaturne kvantne spinske tekočine. Pri tem stanju je še posebej zanimivo to, da pri presenetljivo visokih temperaturah (pod ‒93 °C) kaže kvantno prepletenost na daljavo – z drugimi besedami, makroskopsko kvantno stanje, podobno kot superprevodnost. To odkritje odpira povsem nove priložnosti za razumevanje tega enigmatičnega magnetnega stanja in za razvoj novih kvantnih tehnologij.
Dosežek je bil objavljen v prestižni reviji Nature Physics (http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys4212.html?foxtrotcallback=true).
dr. Denis Arčon, Institut Jožef Stefan, Ljubljana
www.ijs.si