Un team di ricerca internazionale guidato dalla Professoressa Dr. Annie Powell, un chimico al Karlsruhe Institute of Technology (KIT), e il professor Dr. Jürgen Schnack, un fisico all'Università di Bielefeld, ha sintetizzato una nuova molecola magnetica. Il team ha riportato la più grande rotazione dello stato fondamentale mai raggiunta. Sta pubblicando le sue nuove scoperte oggi (26.02.2018) nella nuova rivista partner Nature npj Materiali quantistici .

Ogni elettrone possiede un momento angolare intrinseco della meccanica quantistica, chiamato anche spin. La nuova molecola magnetica modellata all'Università di Bielefeld e sintetizzata al KIT rivela uno spin nel suo stato fondamentale grande quanto quello di 120 elettroni combinati. Questo lo rende lo spin più grande mai osservato in una singola molecola. Le molecole magnetiche sono molecole contenenti ioni magnetici come ferro o gadolinio. I ricercatori riportano la sintesi di Fe ₁₀ Gd ₁₀ . Ha la struttura geometrica di un toro.

Gli scienziati del progetto di ricerca interdisciplinare hanno scoperto una cosiddetta transizione di fase quantistica che influenza fortemente la proprietà della molecola. Nelle transizioni di fase quantistiche, le sostanze cambiano fondamentalmente il loro comportamento nei punti critici quantistici. Un esempio di transizione di fase "classica" è quello dell'ebollizione dell'acqua al passaggio di una certa temperatura. Le transizioni di fase quantistiche si verificano a una temperatura di zero assoluto. Nel Fe . appena sintetizzato ₁₀ Gd ₁₀ molecola, 10, 000 stati sono degenerati nel punto critico. Ciò significa che hanno la stessa energia. Su questa superficie energetica assolutamente piatta, è possibile passare da uno stato all'altro senza utilizzare energia. In una situazione del genere, l'entropia della grandezza termodinamica assume valori giganti. "È come se fossi in cima a una montagna alta e appuntita, " spiega Annie Powell. "Una piccola modifica ai parametri esterni, Per esempio, alla pressione, è sufficiente perché scenda immediatamente a picco." Pertanto, la ricerca futura esaminerà come la pressione esterna può essere utilizzata per guidare la molecola Fe ₁₀ Gd ₁₀ oltre il punto critico quantistico.