Ученые обнаружили редкий тип квантового магнетизма

Исследователи из Института квантовой материи Блассона при Университете Британской Колумбии впервые экспериментально подтвердили существование нового класса квантовых материалов, в которых сочетаются свойства металла и одномерного магнетизма.

Как сообщает Газета.ру, работа опубликована в журнале Nature Materials.

Команда ученых изучала соединение Ti₄MnBi₂ и доказала, что оно представляет собой металлическую систему с ярко выраженными спиновыми цепочками — одномерными структурами, где крошечные магниты (спины) взаимодействуют друг с другом. До сих пор подобные цепочки изучались почти исключительно в изоляторах, и их поведение в металлах оставалось теоретическим предположением.

«Это первый подтвержденный случай, когда магнетизм и проводимость в таком материале не просто сосуществуют, а тесно связаны между собой», — рассказала профессор Мейган Аронсон, руководитель исследования. — «Мы доказали, что существует промежуточное состояние между традиционными магнитными изоляторами и сложными электронными системами, которое ранее оставалось лишь в теоретических расчетах».

С помощью нейтронного рассеяния и численного моделирования команда выявила, что в Ti₄MnBi₂ магнитные взаимодействия носят «фрустрированный» характер — когда спины не могут упорядочиться обычным способом, что приводит к множеству необычных квантовых фаз, существующих только при абсолютном нуле температуры. Это делает материал уникальной платформой для изучения квантовой запутанности.

«Наши результаты могут стать ориентиром для будущих квантовых вычислений и создания новых устройств памяти, работающих на спиновых эффектах», — отметил доктор Альберто Ночера, один из авторов работы.