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Una recente scoperta dei fisici dell'Università dell'Arkansas potrebbe aiutare i ricercatori a stabilire l'esistenza di liquidi con spin quantistico, un nuovo stato della materia. Sono stati un mistero da quando sono stati proposti per la prima volta negli anni '70. Se dimostrato di esistere, i liquidi con spin quantistico sarebbero un passo verso molto più velocemente, informatica quantistica di nuova generazione.
Gli scienziati hanno concentrato l'attenzione e la ricerca sul cosiddetto liquido di spin di tipo Kitaev, chiamato in onore dello scienziato russo, Alexei Kitaev, chi l'ha proposto per primo. In particolare, hanno esaminato ampiamente due materiali:RuCl 3 e Na 2 IrO—come candidati per questo tipo. Entrambi hanno piccoli numeri di spin quantistico.
"I candidati tradizionali sono piuttosto limitati solo a questi due, " disse Changsong Xu, ricercatore del Dipartimento di Fisica e primo autore di un articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica .
Nel loro recente lavoro, I fisici dell'U di A hanno notevolmente ampliato il numero di materiali che potrebbero essere candidati come liquidi con spin quantistico Kitaev osservando materiali con numeri di spin quantistici più elevati, e mettendo i materiali sotto sforzo fisico per sintonizzare i loro stati magnetici.
"Ad un tratto, ci rendiamo conto che ci sono decine di candidati che possiamo proporre, " disse Xu.
I liquidi con spin quantistico sono definiti dalla loro insolita disposizione magnetica. I magneti hanno un polo nord e un polo sud, che combinati prendono il nome di dipoli. Questi sono tipicamente prodotti dallo spin quantistico degli elettroni. All'interno di un materiale magnetico, i dipoli tendono ad essere tutti paralleli tra loro (ferromagnetismo) o ad alternare periodicamente la loro direzione su e giù (antiferromagnetismo).
Nel caso di ipotetici liquidi a spin quantistico, i dipoli non sono così ben ordinati. Anziché, mostrano un ordinamento insolito a una piccola distanza l'uno dall'altro. Un diverso ordinamento crea diversi tipi di liquidi di rotazione.
Xu, insieme al Distinguished Professor di Fisica Laurent Bellaiche e colleghi in Cina e Giappone, ha utilizzato modelli computazionali per prevedere uno stato liquido con spin quantistico Kitaev in materiali come ioduro di cromo e tellururo di cromo germanio. Il lavoro, che è stato sostenuto da sovvenzioni dell'Arkansas Research Alliance e del Dipartimento dell'Energia, darà ai ricercatori molti più materiali da studiare per provare l'esistenza di liquidi con spin quantistico, disse Xu.
