Científicos rusos han creado material predicho hace medio siglo
Los científicos rusos han sintetizado con éxito un nuevo material que exhibe las propiedades del “líquido de espín”, una fase magnética especial de la materia caracterizada por espines de átomos individuales que no se congelan, incluso a temperaturas cercanas al cero absoluto.
Estos materiales podrían usarse en tecnologías cuánticas basadas en el entrelazamiento de las funciones de onda de partículas individuales. Los resultados del estudio se publicaron en la revista Journal of Inorganic Chemistry .
Spin, el momento magnético intrínseco del electrón, es una propiedad universal de las partículas elementales. Muchos materiales tienen giros de partículas desordenados y en movimiento a temperatura ambiente, y solo se congelan y se organizan a medida que la temperatura disminuye.
El líquido de espín cuántico es una fase extremadamente rara de la materia en la que los espines de los electrones permanecen desordenados y continúan moviéndose incluso a temperaturas cercanas al cero absoluto. Los científicos han considerado la posibilidad de la existencia de tal fase de la materia desde los albores de la mecánica cuántica, pero solo recientemente han comenzado a buscar dicho material.
El mineral Herbertsmitita tiene iones de cobre como portadores del momento magnético que forman celosías kagomé bidimensionales perfectas (kagomé es el patrón de la vajilla japonesa de mimbre con un motivo hexagonal) y se ha considerado como un candidato principal para producir un líquido de giro. Gracias al descubrimiento de científicos rusos, se ha agregado otra sustancia a la lista de materiales que potencialmente poseen propiedades de líquido de giro.
Investigadores de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú y la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología MISiS (NUST MISIS) han sintetizado un nuevo cloruro de fosfato de oxo cuprato de bismuto de sodio con una red de tipo kagomé cuadrado en la que no se forma ningún orden magnético cuando se enfría a -271 ° C. Por lo tanto, los investigadores han planteado la hipótesis de que el material creado exhibe subsistemas de giro que se comportan como un líquido de giro mezclado a bajas temperaturas.
El objeto sintetizado consta de átomos de sodio, cobre, bismuto, fósforo, oxígeno y cloro, dijo Alexander Vasiliev, uno de los autores de la investigación y director del Laboratorio de Estructuras Funcionales de Baja Dimensiones de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología MISiS.
“Se pueden distinguir dos módulos de fragmentos periódicos principales en la estructura cristalina del candidato líquido de espín. El primero son las capas formadas por grupos de cuatro tetraedros. Hay átomos de oxígeno en el centro de cada tetraedro. Tres vértices del tetraedro tienen átomos de cobre y el cuarto tiene un átomo de bismuto. Estas capas tienen una carga positiva y están listas para compartirla con el segundo fragmento con carga negativa ”, dijo a Sputnik.
Según el científico, la segunda capa está compuesta por poliedros que contienen átomos de sodio, fósforo y cobre en los centros y átomos de oxígeno y / o cloro en los vértices.
“La naturaleza de las capas descritas a menudo se interpreta como un modelo ‘anfitrión-invitado’. ¡Curiosamente, el nuevo compuesto se obtuvo con un exceso de sal común para cocinar! La sal contribuyó a la formación de una matriz, un ‘anfitrión’ que dio la bienvenida al fragmento ‘invitado’ de la composición para formar un material con características físicas únicas ”, explicó Alexander Vasiliev.
Añadió además que el material podría encontrar aplicaciones futuras en tecnologías cuánticas basadas en el entrelazamiento de las funciones de onda de partículas individuales.
SK