В Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США ученые совершили революционное открытие – новую фазу материи, названную «полулед, полуогонь». Это открытие, сделанное физиками Вейгуо Инем и Алексеем Цвеликом, было опубликовано в престижном научном журнале Physical Review Letters 31 декабря 2024 года.
Новая фаза материи представляет собой уникальное сочетание высокоупорядоченных «холодных» спинов и крайне неупорядоченных «горячих» спинов. Исследователи обнаружили ее при изучении одномерной модели ферримагнетика. Интересно, что «полулед, полуогонь» является близнецовым состоянием ранее открытой фазы «полуогонь, полулед», но с переключенными позициями горячих и холодных спинов.
Значимость этого открытия трудно переоценить. Никогда ранее подобная фаза материи не наблюдалась. Она обеспечивает чрезвычайно резкое переключение между фазами при разумных, конечных температурах, что открывает потенциальные применения в энергетической отрасли и информационных технологиях. Особенно перспективными выглядят возможности для квантовых вычислений и спинтроники.
История исследования началась в 2012 году, когда Инь и Цвелик стали частью межинституционального сотрудничества под руководством Джона Хилла, изучавшего Sr3CuIrO6 – магнитное соединение стронция, меди, иридия и кислорода. В 2012-2013 годах были опубликованы две статьи в Physical Review Letters, основанные на экспериментальных и теоретических исследованиях. В 2016 году открытие фазы «полуогонь, полулед» было опубликовано в Physical Review B. В начале 2024 года вышла статья, описывающая фазу «полуогонь, полулед», написанная совместно с Кристофером Ротом, который начинал как летний стажер-бакалавр в 2015 году, а теперь работает постдоком в Институте Флэтайрон.
В фазе «полуогонь, полулед» «горячие» спины на медных узлах полностью неупорядочены и имеют меньшие магнитные моменты, в то время как «холодные» спины на иридиевых узлах полностью упорядочены и обладают большими магнитными моментами. В новой фазе «полулед, полуогонь» позиции меняются местами: горячие спины становятся холодными, а холодные – горячими. Переключение происходит в чрезвычайно узком температурном диапазоне.
Потенциальные применения этого открытия включают технологии охлаждения, использующие ультрарезкое фазовое переключение с гигантским изменением магнитной энтропии, а также создание основы для технологий квантового хранения информации, где различные фазы могут использоваться как биты.
Будущие исследования будут направлены на изучение феномена «огонь-лед» в системах с квантовыми спинами, а также на исследование дополнительных степеней свободы решетки, заряда и орбитали. Это открытие может стать ключевым в развитии новых материалов с уникальными свойствами, способных революционизировать современные технологии.
Изображение носит иллюстративный характер
Новая фаза материи представляет собой уникальное сочетание высокоупорядоченных «холодных» спинов и крайне неупорядоченных «горячих» спинов. Исследователи обнаружили ее при изучении одномерной модели ферримагнетика. Интересно, что «полулед, полуогонь» является близнецовым состоянием ранее открытой фазы «полуогонь, полулед», но с переключенными позициями горячих и холодных спинов.
Значимость этого открытия трудно переоценить. Никогда ранее подобная фаза материи не наблюдалась. Она обеспечивает чрезвычайно резкое переключение между фазами при разумных, конечных температурах, что открывает потенциальные применения в энергетической отрасли и информационных технологиях. Особенно перспективными выглядят возможности для квантовых вычислений и спинтроники.
История исследования началась в 2012 году, когда Инь и Цвелик стали частью межинституционального сотрудничества под руководством Джона Хилла, изучавшего Sr3CuIrO6 – магнитное соединение стронция, меди, иридия и кислорода. В 2012-2013 годах были опубликованы две статьи в Physical Review Letters, основанные на экспериментальных и теоретических исследованиях. В 2016 году открытие фазы «полуогонь, полулед» было опубликовано в Physical Review B. В начале 2024 года вышла статья, описывающая фазу «полуогонь, полулед», написанная совместно с Кристофером Ротом, который начинал как летний стажер-бакалавр в 2015 году, а теперь работает постдоком в Институте Флэтайрон.
В фазе «полуогонь, полулед» «горячие» спины на медных узлах полностью неупорядочены и имеют меньшие магнитные моменты, в то время как «холодные» спины на иридиевых узлах полностью упорядочены и обладают большими магнитными моментами. В новой фазе «полулед, полуогонь» позиции меняются местами: горячие спины становятся холодными, а холодные – горячими. Переключение происходит в чрезвычайно узком температурном диапазоне.
Потенциальные применения этого открытия включают технологии охлаждения, использующие ультрарезкое фазовое переключение с гигантским изменением магнитной энтропии, а также создание основы для технологий квантового хранения информации, где различные фазы могут использоваться как биты.
Будущие исследования будут направлены на изучение феномена «огонь-лед» в системах с квантовыми спинами, а также на исследование дополнительных степеней свободы решетки, заряда и орбитали. Это открытие может стать ключевым в развитии новых материалов с уникальными свойствами, способных революционизировать современные технологии.
