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
Quincy Jones, omul care știut să facă totul mai bine decât oricine altcineva din divertisment. Producătorul lui Michael Jackson și al lui Frank Sinatra
Quincy Jones, omul care știut să facă totul mai bine decât oricine altcineva din divertisment. Producătorul lui Michael ...
Consumul de alcool la animale ar fi mai frecvent decât s-a crezut până acum
Consumul de alcool la animale ar fi mai frecvent decât s-a crezut până acum
DESCOPERĂ.ro, alegerea numărul 1 pentru pasionații de Știință și Tehnologie din România!
DESCOPERĂ.ro, alegerea numărul 1 pentru pasionații de Știință și Tehnologie din România!
Cardiologul Stanislav Rurac vorbește despre dieta pentru o inimă sănătoasă: „SĂ BEM SAU NU vin roșu și cafea” | Altceva cu Adrian Artene
Cardiologul Stanislav Rurac vorbește despre dieta pentru o inimă sănătoasă: „SĂ BEM SAU NU vin roșu și cafea” ...
Știai că gustul mâncării depinde de cum este tăiată?
Știai că gustul mâncării depinde de cum este tăiată?
Test de cultură generală. Care este diferența dintre arta modernă și arta contemporană?
Test de cultură generală. Care este diferența dintre arta modernă și arta contemporană?
Astronomii au descoperit una dintre stelele cu cea mai rapidă rotație din Univers
Astronomii au descoperit una dintre stelele cu cea mai rapidă rotație din Univers
Lemnul de santal, apreciat de întreaga lume pentru aromă, în pericol
Lemnul de santal, apreciat de întreaga lume pentru aromă, în pericol
Sex protejat pentru pescăruși? Orașul care vrea să le administreze păsărilor pilula contraceptivă
Sex protejat pentru pescăruși? Orașul care vrea să le administreze păsărilor pilula contraceptivă
O boală cauzată de implanturile mamare a devenit tot mai răspândită
O boală cauzată de implanturile mamare a devenit tot mai răspândită
Lucreţiu Pătrăşcanu, comunistul care nu semăna deloc cu „parveniţii” din PCR
Lucreţiu Pătrăşcanu, comunistul care nu semăna deloc cu „parveniţii” din PCR
Maghiarii vin să muncească în România, care nu mai este o ţară ieftină
Maghiarii vin să muncească în România, care nu mai este o ţară ieftină
Cel mai puternic bombardier strategic al Statelor Unite a participat la un exercițiu aerian comun în peninsula coreeană
Cel mai puternic bombardier strategic al Statelor Unite a participat la un exercițiu aerian comun în peninsula coreeană
Regele și regina Spaniei, întâmpinați de protestatari furioși în regiunea Valencia, afectată de inundații
Regele și regina Spaniei, întâmpinați de protestatari furioși în regiunea Valencia, afectată de inundații
Economiile pentru bătrâneţe de la 8 milioane de români finanțează proiectul Neptun Deep din Marea Neagră
Economiile pentru bătrâneţe de la 8 milioane de români finanțează proiectul Neptun Deep din Marea Neagră
Miranda, luna lui Uranus, ar putea avea un ocean sub suprafața sa, indică un studiu
Miranda, luna lui Uranus, ar putea avea un ocean sub suprafața sa, indică un studiu
Campioana Gretel Bergmann, refuzată de Hitler la Jocurile Olimpice din 1936 de la Berlin
Campioana Gretel Bergmann, refuzată de Hitler la Jocurile Olimpice din 1936 de la Berlin
Creierul uman înțelege propozițiile scrise mai repede decât credeam, relevă un studiu
Creierul uman înțelege propozițiile scrise mai repede decât credeam, relevă un studiu