Обнаружена новая фаза материи, получившая прозвище «пол-лед, пол-огонь», в которой сочетаются упорядоченные «вверх» спины (холодные циклы) и неупорядоченные «вниз» спины (горячие циклы), обеспечивая резкое переключение фаз при приемлемых температурах и открывая возможности для развития квантовых вычислений и смежных технологий.
Феномен проявляется за счет разделения электронных спинов на два типа: высокоупорядоченные «холодные циклы» и неупорядоченные «горячие циклы». Такое сочетание дает возможность наблюдать моментальные фазовые переходы между состояниями, что при стандартных условиях было недоступно.
Новое состояние является зеркальным аналогом ранее зафиксированного состояния «пол-огонь, пол-лед», обнаруженного в 2016 году в Brookhaven National Laboratory физиками Вейгуо Ином и Алексеем Цвеликом при участии стажера Кристофера Рота. Исследователи расширили понимание фазовых переходов и выявили новые закономерности в сложных магнитных системах.
Эксперименты проводились на ферримагнетическом материале, соединении Sr3CuIrO6, состоящем из стронция, меди, иридия и кислорода. Ранее наблюдавшееся состояние «пол-огонь, пол-лед» создавалось под воздействием внешнего магнитного поля: горячие спины локализовывались на медных сайтах, а холодные — на иридиевых участках структуры.
Экспериментальные данные подтверждают открытие при помощи графической интерпретации: одна иллюстрация демонстрирует соотношение состояний «пол-лед, пол-огонь» и «пол-огонь, пол-лед», а другая представляет зависимость магнитной энтропии от магнитного поля и температуры. Черная точка на графике при нулевой температуре определяет область состояния «пол-огонь, пол-лед», а пунктирная линия обозначает узкий температурный диапазон нового состояния.
Недавние исследования под руководством Вейгуо Ина выявили, что фазовое переключение происходит в чрезвычайно узком температурном интервале, сопровождаясь обменом местами горячих и холодных спинов. «Решение этих задач может привести к значительному прогрессу в технологиях, таких как квантовые вычисления и спинтроника», – отметил Вейгуо Ин. Алексей Цвелик добавил, что «эти находки могут открыть новый путь для понимания и управления фазами и фазовыми переходами в определенных материалах». Точная манипуляция фазовыми переходами сулит перспективы для разработки инновационных методов хранения квантовой информации и передовых систем охлаждения.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters в декабре 2024 года и приобретают особую значимость на фоне публикаций о самом тяжелом антиматериальном частице, способном пролить свет на происхождение Вселенной, и исследований «призрачных» частиц, ведущих к обнаружению темной материи, что расширяет представления о состояниях материи и фазовых переходах.
Изображение носит иллюстративный характер
Феномен проявляется за счет разделения электронных спинов на два типа: высокоупорядоченные «холодные циклы» и неупорядоченные «горячие циклы». Такое сочетание дает возможность наблюдать моментальные фазовые переходы между состояниями, что при стандартных условиях было недоступно.
Новое состояние является зеркальным аналогом ранее зафиксированного состояния «пол-огонь, пол-лед», обнаруженного в 2016 году в Brookhaven National Laboratory физиками Вейгуо Ином и Алексеем Цвеликом при участии стажера Кристофера Рота. Исследователи расширили понимание фазовых переходов и выявили новые закономерности в сложных магнитных системах.
Эксперименты проводились на ферримагнетическом материале, соединении Sr3CuIrO6, состоящем из стронция, меди, иридия и кислорода. Ранее наблюдавшееся состояние «пол-огонь, пол-лед» создавалось под воздействием внешнего магнитного поля: горячие спины локализовывались на медных сайтах, а холодные — на иридиевых участках структуры.
Экспериментальные данные подтверждают открытие при помощи графической интерпретации: одна иллюстрация демонстрирует соотношение состояний «пол-лед, пол-огонь» и «пол-огонь, пол-лед», а другая представляет зависимость магнитной энтропии от магнитного поля и температуры. Черная точка на графике при нулевой температуре определяет область состояния «пол-огонь, пол-лед», а пунктирная линия обозначает узкий температурный диапазон нового состояния.
Недавние исследования под руководством Вейгуо Ина выявили, что фазовое переключение происходит в чрезвычайно узком температурном интервале, сопровождаясь обменом местами горячих и холодных спинов. «Решение этих задач может привести к значительному прогрессу в технологиях, таких как квантовые вычисления и спинтроника», – отметил Вейгуо Ин. Алексей Цвелик добавил, что «эти находки могут открыть новый путь для понимания и управления фазами и фазовыми переходами в определенных материалах». Точная манипуляция фазовыми переходами сулит перспективы для разработки инновационных методов хранения квантовой информации и передовых систем охлаждения.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters в декабре 2024 года и приобретают особую значимость на фоне публикаций о самом тяжелом антиматериальном частице, способном пролить свет на происхождение Вселенной, и исследований «призрачных» частиц, ведущих к обнаружению темной материи, что расширяет представления о состояниях материи и фазовых переходах.