Un diagramma che modella gli stati magnetici in competizione o "frustrati" negli elettroni vicini. I fisici della materia condensata usano il termine "frustrato" per descrivere un tipo di magnete in cui gli spin non si allineano in un ordine magnetico stabile. Le loro proprietà uniche sono di interesse per lo sviluppo dell'informatica quantistica e della superconduttività ad alta temperatura. Credito:Laboratorio Ames
L'Ames Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha scoperto e descritto l'esistenza di uno stato di spin elettronico disordinato unico in un metallo che può fornire un percorso unico per trovare e studiare i magneti frustrati.
I fisici della materia condensata usano il termine "frustrato" per descrivere un tipo di magnete in cui gli spin non riescono ad allinearsi in un ordine magnetico stabile. In magneti perfettamente frustrati chiamati spin liquid, il magnetismo disordinato di questi materiali persiste anche a temperature molto basse, e le loro proprietà uniche sono di interesse nello sviluppo dell'informatica quantistica e della superconduttività ad alta temperatura.
I materiali studiati per cercare questo stato magnetico perfettamente frustrato sono tipicamente isolanti. Ma i ricercatori del Laboratorio Ames sono stati in grado di definire uno stato "perfettamente frustrato" in un materiale metallico, CaCo 1.86 Come 2 .
"Sistemi perfettamente frustrati, quelli che davvero non possono risolvere i loro stati magnetici, sono difficili da trovare in primo luogo, ma ancor di più in un metallo, " ha detto Rob McQueeney, scienziato presso il Laboratorio Ames.
Nei magneti isolanti, le interazioni tra gli spin che portano alla frustrazione sono stabilite dalla struttura cristallina del reticolo, e sono relativamente immutabili. La scoperta di questo metallo quasi perfettamente frustrato offre una nuova strada per armeggiare con le interazioni magnetiche per ottenere una frustrazione perfetta.
"Qui, abbiamo una piccola manopola che possiamo accordare. Sappiamo che alcune di queste interazioni che portano alla frustrazione sono mediate da elettroni di conduzione, e possiamo sintonizzare un numero di questi in modo molto accurato:forse ottieni un superconduttore, forse qualche altro nuovo stato quantistico. Ci sono molte promesse lì".
La ricerca è ulteriormente discussa nel documento "Effective One-Dimensional Coupling in the Highly Frustrated Square-Lattice Itinerant Magnet CaCo2-yAs2, " scritto da A. Sapkota, BG elland, VK Anand, N.S. Sangeetha, D.L. Abernathy, M.B. Stone J.L. Niedziela, DC Johnston, A. Kreyssig, A.I. Goldman, e R.J. McQueeney; e pubblicato in Lettere di revisione fisica .
