Home » Știință » Fizicienii „sparg” regulile magnetismului pentru a avansa computerele cuantice și supraconductorii

Fizicienii „sparg” regulile magnetismului pentru a avansa computerele cuantice și supraconductorii

Fizicienii „sparg” regulile magnetismului pentru a avansa computerele cuantice și supraconductorii
Foto: Jeff Fitlow/Rice University via Eurek Alert
Publicat: 03.11.2024

Cercetătorii „sparg” regulile magnetismului pentru a obține noi perspective asupra acestuia și a interacțiunilor electronice în materialele avansate.

Descoperirile echipei de la Universitatea Rice (SUA) ar putea revoluționa domenii precum calculul cuantic și supraconductibilitatea la temperaturi înalte. Studiul lor asupra filmelor subțiri de fier-staniu (FeSn) schimbă modul în care oamenii de știință privesc magneții kagome, denumiți astfel după un model tradițional de împletire a coșurilor. Echipa a descoperit că proprietățile magnetice ale FeSn provin din electroni localizați, nu din electronii mobili, așa cum se credea anterior.

Potrivit echipei, aceste descoperiri contrazic teoriile actuale despre metalele kagome și „sparg” regulile magnetismului, cu potențialul de a ghida dezvoltarea unor materiale cu proprietăți personalizate pentru tehnologii avansate precum calculul cuantic și supraconductori.

„Această lucrare este de așteptat să stimuleze studii experimentale și teoretice ulterioare asupra proprietăților emergente ale materialelor cuantice, aprofundându-ne înțelegerea acestor materiale enigmatice și a aplicațiilor lor posibile în lumea reală”, a declarat Ming Yi, de la Rice Academy.

Magneții kagome sunt materiale cu o structură distinctă, asemănătoare unei rețele, care le permite să manifeste comportamente magnetice și electronice unice, generate prin interferența distructivă cuantică a funcțiilor de undă electronice.

Iată cum cercetătorii „sparg” regulile magnetismului

Studiul interacțiunii dintre structură, magnetism și electroni este posibil datorită materialelor magnetice kagome. Au fost raportate multe tipuri de sisteme kagome magnetice, cum ar fi familia RMn6Sn6 (unde R este un element rar) și familia binară FemXn (unde X este Sn sau Ge). În aceste materiale, anumite niveluri de energie, numite benzi plate kagome, se află aproape de un nivel energetic cheie, cunoscut sub numele de nivel Fermi, atunci când nu sunt ordonate magnetic. Se crede că o umplere parțială a acestor benzi plate ar putea conduce la un tip de magnetism numit feromagnetism de tip Stoner, scrie Interesting Engineering.

Totuși, oamenii de știință nu au reușit încă să observe împărțirea magnetică care apare la temperaturi mai înalte în aceste materiale, ceea ce lasă întrebări deschise despre funcționarea magnetismului în magneții kagome.

În noua lor cercetare, echipa a produs filme subțiri de FeSn de înaltă calitate și a analizat structura lor electronică folosind o metodă avansată ce combină epitaxia prin fascicul molecular cu spectroscopia fotoemisiei unghiulare.

Ei au descoperit că benzile kagome plate au rămas separate chiar și la temperaturi înalte, un semn că magnetismul materialului este generat de electroni localizați. Înțelegerea modului în care comportamentul electronilor influențează caracteristicile magnetice ale magneților kagome este complicată de efectul de corelație a electronilor.

Ce domenii pot beneficia de pe urma unor astfel de studii?

Conform cercetătorilor, lucrarea oferă și o nouă înțelegere a modului în care interacțiunile electronilor influențează comportamentul magneților kagome, dezvăluind că anumiți orbitali electronici au interacțiuni mai intense decât alții, un proces numit renormalizare selectivă a benzii, observat și în supraconductorii pe bază de fier.

„Studiul nostru subliniază interacțiunea complexă dintre magnetism și corelațiile electronice în magneții kagome și sugerează că aceste efecte nu sunt neglijabile în modelarea comportamentului lor general”, a spus Zhen Ren, membru junior la Rice Academy.

Echipa susține, de asemenea, că studiul are implicații mai largi pentru materialele cu caracteristici similare și aprofundează înțelegerea FeSn.

Tehnologii noi, cum ar fi calculul cuantic topologic, unde interacțiunea dintre magnetism și benzile plate topologice creează stări cuantice ce pot fi folosite ca porți logice cuantice, și supraconductorii la temperaturi înalte ar putea beneficia de pe urma înțelegerii benzilor plate și a corelațiilor electronice.

Detaliile cercetării au fost publicate în revista Nature Communications.

Vă recomandăm să citiți și:

Inginerii au reușit pentru prima oară să-i facă pe roboți să gândească

Oamenii de știință au folosit un algoritm care imită mucegaiul pentru a modela Universul

Vinul și tehnologia: iată cum „acest elixir” a creat o nouă generație de baterii

De ce nu ruginește oțelul inoxidabil?

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
(P) Când au început să se ofere cadourile pentru Crăciun?
(P) Când au început să se ofere cadourile pentru Crăciun?
Sunt alimentele fermentate bune pentru intestine sau doar delicioase?
Sunt alimentele fermentate bune pentru intestine sau doar delicioase?
Test de cultură generală. Cum sunt stabilite cursurile valutare?
Test de cultură generală. Cum sunt stabilite cursurile valutare?
Boomurile sonice ale rachetei Starship sunt atât de puternice încât ar putea deteriora structurile de la sol
Boomurile sonice ale rachetei Starship sunt atât de puternice încât ar putea deteriora structurile de la sol
Unul dintre marii producători de cărbune din lume renunță la extracție
Unul dintre marii producători de cărbune din lume renunță la extracție
Vești proaste pentru 4.000 de angajați Ford! Gigantul auto pregătește concedieri în Europa
Vești proaste pentru 4.000 de angajați Ford! Gigantul auto pregătește concedieri în Europa
Măsuri de securitate sporite la Machu Picchu după ce o femeie a împrăștiat cenușă umană în aer
Măsuri de securitate sporite la Machu Picchu după ce o femeie a împrăștiat cenușă umană în aer
Povestea desprinsă din cărţi a îndrăgitului Petre Ispirescu. Nu a făcut niciun an de şcoală, a fost la închisoare şi până la 50 de ani nu a părăsit niciodată localitatea natală
Povestea desprinsă din cărţi a îndrăgitului Petre Ispirescu. Nu a făcut niciun an de şcoală, a fost la închisoare ...
În ciuda amenințărilor globale, Marea Britanie renunță la nave de război, elicoptere și drone
În ciuda amenințărilor globale, Marea Britanie renunță la nave de război, elicoptere și drone
Un raport al Congresului SUA avertizează: China este acum o „ameninţare semnificativă”
Un raport al Congresului SUA avertizează: China este acum o „ameninţare semnificativă”
„Ciclon bombă” în nord-vestul Statelor Unite! Sute de mii de oameni au rămas fără curent
„Ciclon bombă” în nord-vestul Statelor Unite! Sute de mii de oameni au rămas fără curent
Elon Musk și Donald Trump au asistat împreună la o nouă lansare Starship
Elon Musk și Donald Trump au asistat împreună la o nouă lansare Starship
India vrea să construiască o stație spațială care orbitează Luna până în 2040
India vrea să construiască o stație spațială care orbitează Luna până în 2040
Un fenomen meteo bizar ar putea explica de ce fabricile declanșează ninsori
Un fenomen meteo bizar ar putea explica de ce fabricile declanșează ninsori
„Fluierul morții” al aztecilor are un efect ciudat asupra creierului uman
„Fluierul morții” al aztecilor are un efect ciudat asupra creierului uman
Sportivii au o memorie de lucru mult mai bună decât oamenii sedentari, arată cercetătorii
Sportivii au o memorie de lucru mult mai bună decât oamenii sedentari, arată cercetătorii
O singură genă ar putea fi „vinovată” pentru 30 de afecțiuni medicale misterioase
O singură genă ar putea fi „vinovată” pentru 30 de afecțiuni medicale misterioase
Test de cultură generală. De ce pare totul plat dacă Pământul e rotund?
Test de cultură generală. De ce pare totul plat dacă Pământul e rotund?