I ricercatori del Boston College e di Harvard hanno creato un materiale sfuggente con struttura a nido d'ape in grado di vanificare le proprietà magnetiche al suo interno al fine di produrre un'entità chimica nota come "spin liquid, " a lungo teorizzato come un gateway per le proprietà a flusso libero del calcolo quantistico, secondo un nuovo rapporto in Giornale della Società Chimica Americana .

Il primo nel suo genere di ossido metallico di iridato di rame - Cu2IrO3 - è quello in cui l'ordine magnetico naturale è interrotto, uno stato noto come frustrazione geometrica, ha affermato Fazel Tafti, assistente professore di fisica del Boston College, uno degli autori principali dello studio, intitolato Cu2IrO3:un nuovo iridato a nido d'ape magneticamente frustrato.

L'iridato di rame è un isolante - i suoi elettroni sono immobilizzati nel solido - ma possono ancora trasportare un momento magnetico noto come "spin". Il trasporto di giri liberi nel materiale consente un flusso di informazioni quantistiche.

Il modello Kitaev, proposto nel 2006 dal professore di fisica della Cal Tech Alexei Kitaev, afferma che una struttura esagonale a nido d'ape offriva un percorso promettente alla frustrazione geometrica e quindi, al liquido a spin quantistico.

Solo due reticoli a nido d'ape sono stati sviluppati con successo nel tentativo di soddisfare il modello di Kitaev:un iridato di litio (Li2IrO3) e un iridato di sodio (Na2IrO3). Eppure entrambi non sono riusciti a raggiungere un liquido di rotazione ideale a causa dell'ordinamento magnetico, ha detto Tafti, che è stato coautore del documento con i ricercatori post-dottorato del Boston College Mykola Abramchuk e Jason W. Krizan, BC Professore a contratto di Chimica e Direttore dei Laboratori di Chimica Avanzata Kenneth R. Metz, e David C. Bell e Cigdem Ozsoy-Keskinbora di Harvard.

Tafti e il suo team si sono rivolti al rame a causa della sua dimensione atomica ideale, che è tra litio e sodio. I loro studi sulla cristallografia a raggi X hanno trovato sottili difetti nei favi formati negli iridati di litio e sodio. Il team ha scambiato il rame con il sodio in quella che Tafti ha definito una reazione di "scambio" relativamente semplice. Lo sforzo produsse il primo ossido di rame e iridio, ha detto Tafti.

"Il rame si adatta perfettamente alla struttura a nido d'ape, "ha detto Tafti. "Non c'è quasi nessuna distorsione nella struttura a nido d'ape."

Un decennio dopo la previsione originale del liquido di spin quantistico su un reticolo a nido d'ape di Kitaev, il giovane team di scienziati del Boston College è riuscito a realizzare un materiale che corrisponde quasi esattamente al modello Kitaev, ha detto Tafti.

Il laboratorio di Tafti perseguirà il percorso della chimica di "scambio" per creare nuove forme di materiali a nido d'ape con proprietà magnetiche più esotiche, Egli ha detto.