Исследователи из лаборатории в Ок-Ридже совершили значительный прорыв в изучении квантовой спиновой жидкости — уникального состояния вещества, которое проявляет хаотичное поведение при экстремально низких температурах. В ходе экспериментов они создали новый магнитный материал и провели его детальный анализ, что позволило глубже понять этот сложный феномен. В отличие от традиционных магнитных материалов, где при охлаждении атомы выстраиваются в упорядоченные структуры, в квантовой спиновой жидкости сохраняется хаотичность. Это свойство делает её крайне перспективной для научных исследований.
Для опытов учёные использовали арсенид калия-кобальта, обладающий кристаллической структурой, напоминающей пчелиные соты, что упрощало манипуляции с материалом. Однако этот материал был нестабилен при нагревании, что существенно усложняло работу. Для решения этой проблемы исследователи разработали метод выращивания кристаллов с необходимыми характеристиками, что позволило добиться более точных и воспроизводимых результатов.
Анализ показал, что материал удовлетворяет требованиям. При охлаждении до −259 °C спиновые моменты атомов кобальта частично упорядочились, но полного перехода в состояние квантовой спиновой жидкости не произошло. Тем не менее эксперименты выявили слабые экзотические взаимодействия, предсказанные физиком Алексеем Китаевым. Эти взаимодействия не полностью уничтожают обычный магнетизм, но свидетельствуют о приближении материала к важному переходному моменту.
Расчёты показали, что даже небольшие изменения в составе материала или внешнее воздействие могут значительно изменить его свойства. Это открывает широкие возможности для создания материалов с заданными характеристиками, которые могут найти применение в науке и технике.
Данное открытие имеет огромный потенциал для развития науки и технологий. Квантовые спиновые жидкости могут стать основой для разработки квантовых компьютеров и высокоточных сенсоров. Результаты исследования были опубликованы в авторитетном научном журнале, что подчеркивает их значимость для международного научного сообщества, пишет progorodsamara.ru.