Felfedezés a kagome anyagok világában
A Stanford Egyetem és a SLAC gyorsítólaboratórium kutatóinak sikerült igazolniuk a kvantumspin-folyadék létezését egy különleges felépítésű mágneses anyagban, amelynek atomjai kagome-rácsra emlékeztető mintázatot alkotnak. A kutatás középpontjába a Zn-barlowit nevű kristály került, amely az utóbbi évek egyik legígéretesebb jelöltje e különös állapot vizsgálatára. Eddig főként a herbertsmithite nevű anyagban tapasztaltak ilyen viselkedést, de kérdéses volt, hogy ezek az eredmények mennyire általánosíthatók.
Az anyag vizsgálata extrém körülmények között
A csapat nagy tisztaságú Zn-barlowit kristályokat készített, majd azokat rendkívül alacsony hőmérsékletre hűtötte. Ezt követően inelasztikus neutronszórás segítségével térképezték fel, hogyan viselkednek a spinek ebben az állapotban. A mérések eredményeit fejlett számítógépes szimulációkhoz (sűrűségmátrix-renormalizációs eljárás) hasonlították.
Egyedi, univerzális viselkedés
A megfigyelések túlmutatnak a megszokotton. A Zn-barlowitban tapasztalt gerjesztések szinte tökéletesen egyeztek a herbertsmithite esetében rögzített jellegzetességekkel. Az anyagban nem hagyományos magnonok, hanem apró, frakcionált gerjesztések – úgynevezett spinonok – jelentek meg. Ez arra utal, hogy a kvantumspin-folyadék nem csupán egyetlen furcsa anyag sajátossága, hanem a kagome-rácsú kristályok közös, univerzális jellemzője.
Út a jövő technológiái felé
Egy idő után a kvantumspin-folyadékok kutatói számára világossá válhat, hogy ezen egzotikus állapot tulajdonságai valós anyagokban is megfigyelhetők. Ez pedig forradalmi távlatokat nyit: a kvantumösszefonódás jól hasznosítható lehet kvantuminformáció-tárolásban vagy akár kvantumszámítógépek fejlesztésében. Bár jelenleg még sok a bizonytalanság, a mostani áttörés új utakat nyithat a komplex kvantumrendszerek valódi megértéséhez, ráadásul olyan anyagok révén, amelyek egykor csak fizikusok elméjében léteztek.
