Kwantowe magnesy w temperaturze pokojowej

Międzynarodowy zespół pod kierownictwem naukowców z Uniwersytetu Princeton odkrył nową klasę magnesów z efektami kwantowymi zachodzącymi w temperaturze pokojowej. Badacze odkryli kwantową fazę topologiczną w czystym magnesie, co stwarza nadzieje na opracowanie nowych technik bezstratnego przesyłu prądu elektrycznego i wydajnego przechowywania danych. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Nature”.

Korzenie odkrycia tkwią w pracach nad kwantowym efektem Halla - rodzajem efektu topologicznego, którego odkrycie zostało uhonorowane Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki w 1985 roku. M. Zahid Hasan, profesor fizyki na Uniwersytecie Princeton i jego zespół od dekady poszukują topologicznego magnetycznego stanu kwantowego, który działa w temperaturze pokojowej. Poszukiwane przez nich właściwości odnaleźli w magnesach ukształtowanych w postaci tzw. dwuwymiarowej kraty kagome. Musieli jednak znaleźć odpowiedni skład materiałowy struktury.

W ciągu kilku lat intensywnych badań nad kilkoma rodzinami magnesów topologicznych zespół stopniowo doszedł do wniosku, że materiał wykonany z pierwiastków terb, mangan i cyna (TbMn 6 Sn 6 ) ma idealną strukturę krystaliczną o nieskazitelnych chemicznie, kwantowych właściwościach mechanicznych. Gdy naukowcy włączyli pole magnetyczne, spostrzegli, że stany elektroniczne kraty kagome ulegają dramatycznej modulacji, tworząc kwantowe poziomy energii w sposób w pełni zgodny z topologią Diraca. Poprzez stopniowe podnoszenie pola magnetycznego do 9 Tesli systematycznie odwzorowywali kompletną kwantową strukturę tego magnesu.

Źródło: phys.org

Mirosław Usidus