Nanotehnoloogia nüüd – pressiteade: kolmesuunaline lähenemine eristab kvanttsentrifuugivedelike omadusi

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Avaleht > press > Kolmeosaline lähenemine eristab kvantpöörlevate vedelike omadusi

Illustratsioon võrest, mida Phil Anderson uuris 70ndate alguses. Roheliste ellipsidena kujutatud kvantosakeste paarid kõikusid mitme kombinatsiooni vahel, et tekitada pöörlev vedel olek. KREDIT Allen Scheie / Los Alamose riiklik labor, USA energeetikaosakond

An illustration of the lattice examined by Phil Anderson in the early ‘70s. Shown as green ellipses, pairs of quantum particles fluctuated among multiple combinations to produce a spin liquid state.

KREDIIT
Allen Scheie/Los Alamos National Laboratory, U.S. Dept. of Energy

Abstraktne:
1973. aastal püstitas füüsik Phil Anderson hüpoteesi, et kvantpöörlemisvedelik ehk QSL on mõnel kolmnurkvõrel olemas, kuid tal puudusid vahendid, et süveneda. 2 aastat hiljem kinnitas Energeetikaosakonna Oak Ridge'i riiklikus laboris asuva Quantum Science Centeriga seotud teadlaste juhitud meeskond QSL-i käitumise olemasolu uues selle struktuuriga materjalis KYbSeXNUMX.

Kolmeosaline lähenemine eristab kvantpöörlevate vedelike omadusi

Oak Ridge, TN | Postitatud 17. novembril 2023

QSL-id - ebaharilik aine olek, mida juhivad omavahel seotud või olemuslikult seotud magnetaatomid, mida nimetatakse spinnideks, stabiliseerivad suurepäraselt KYbSe2 ja teiste delafossiitide kvantmehaanilist aktiivsust. Neid materjale hinnatakse nende kihiliste kolmnurkvõrede ja paljutõotavate omaduste tõttu, mis võivad aidata kaasa kvaliteetsete ülijuhtide ja kvantarvutuskomponentide ehitamisele.

Ajakirjas Nature Physics avaldatud paberil on ORNL-i teadlased; Lawrence Berkeley riiklik labor; Los Alamose riiklik labor; SLAC National Accelerator Laboratory; Tennessee ülikool, Knoxville; Missouri ülikool; Minnesota Ülikool; Stanfordi ülikool; ja Rosario Füüsika Instituut.

"Teadlased on uurinud erinevate materjalide kolmnurkvõret, otsides QSL-i käitumist," ütles QSC liige ja juhtiv autor Allen Scheie, Los Alamose töötaja. "Selle üks eelis on see, et saame hõlpsalt aatomeid vahetada, et muuta materjali omadusi ilma selle struktuuri muutmata, ja see muudab selle teaduslikust vaatenurgast ideaalseks."

Kasutades teoreetiliste, eksperimentaalsete ja arvutustehnikate kombinatsiooni, jälgis meeskond QSL-ide mitmeid tunnuseid: kvantpõimumine, eksootilised kvaasiosakesed ja vahetusinteraktsioonide õige tasakaal, mis kontrollivad, kuidas spin oma naabreid mõjutab. Kuigi nende tunnuste tuvastamise jõupingutusi on ajalooliselt takistanud füüsiliste katsete piirangud, võivad kaasaegsed neutronite hajumise instrumendid anda keeruliste materjalide täpseid mõõtmisi aatomi tasemel.

Uurides KYbSe2 spindünaamikat Cold Neutron Chopper Spectrometer'iga ORNLi Spallation Neutron Source'is (DOE Office of Science'i kasutajate rajatis) ja võrdledes tulemusi usaldusväärsete teoreetiliste mudelitega, leidsid teadlased tõendeid selle kohta, et materjal oli lähedal kvantkriitilisele punktile. QSL-i omadused arenevad hästi. Seejärel analüüsisid nad selle ühe iooni magnetilist olekut SNS-i laia nurgaulatusega chopper spektromeetriga.

Kõnealused tunnistajad on ühe sasipuntra, kahe sasipuntra ja kvant-Fisheri teave, mis on mänginud võtmerolli varasemates QSC-uuringutes, mis keskendusid 1D-keerutusahela või materjali ühe keerutuste rea uurimisele. KYbSe2 on 2D-süsteem, kvaliteet, mis muutis need ettevõtmised keerukamaks.

"Me kasutame kaasdisaini lähenemisviisi, mis on QSC-sse ühendatud," ütles UTK füüsika ja materjaliteaduse ning inseneriteaduse professor Alan Tennant, kes juhib QSC kvantmagnetite projekti. "Keskuse teoreetikud arvutavad asju, mida nad pole varem suutnud arvutada, ning see teooria ja katse kattumine võimaldas seda läbimurret QSL-uuringutes."

See uuring on kooskõlas QSC prioriteetidega, mis hõlmavad alusuuringute ühendamist kvantelektroonika, kvantmagnetite ja muude praeguste ja tulevaste kvantseadmetega.

"QSL-idest parema arusaamise saamine on järgmise põlvkonna tehnoloogiate arendamiseks väga oluline," ütles Tennant. "See valdkond on endiselt fundamentaaluuringute faasis, kuid nüüd saame kindlaks teha, milliseid materjale saame muuta, et potentsiaalselt nullist väikesemahulisi seadmeid valmistada."

Kuigi KYbSe2 ei ole tõeline QSL, tähendab asjaolu, et umbes 85% magnetismist kõigub madalal temperatuuril, et sellel on potentsiaali selliseks saada. Teadlased eeldavad, et väikesed muutused selle struktuuris või kokkupuude välisrõhuga võivad potentsiaalselt aidata sellel saavutada 100%.

QSC eksperimentalistid ja arvutusteadlased kavandavad paralleelseid uuringuid ja simulatsioone, mis keskenduvad delafossiitmaterjalidele, kuid teadlaste leiud lõid enneolematu protokolli, mida saab rakendada ka teiste süsteemide uurimiseks. QSL-i kandidaatide tõenduspõhiste hindamiste tõhustamisega on nende eesmärk kiirendada tõeliste QSL-ide otsimist.

"Selle materjali puhul on oluline see, et oleme leidnud viisi, kuidas nii-öelda kaardil orienteeruda ja näidata, mida oleme õigesti teinud," ütles Scheie. "Oleme üsna kindlad, et kuskil selles keemiaruumis on täielik QSL ja nüüd teame, kuidas seda leida."

Seda tööd toetasid DOE, QSC, riiklik teadus- ja tehnikauuringute nõukogu ja Simonsi fond.

####

DOE/Oak Ridge'i riikliku labori kohta
QSC, DOE riiklik kvantinfoteaduse uurimiskeskus, mida juhib ORNL, teostab tipptasemel uuringuid riiklikes laborites, ülikoolides ja tööstuspartnerites, et ületada peamised takistused kvantseisundi vastupidavuse, juhitavuse ja lõpuks kvanttehnoloogiate mastaapsuse osas. QSC teadlased kavandavad materjale, mis võimaldavad topoloogilist kvantarvutust; uute kvantandurite rakendamine topoloogiliste olekute iseloomustamiseks ja tumeaine tuvastamiseks; ning kvantalgoritmide ja simulatsioonide kavandamine, et anda parem arusaamine kvantmaterjalidest, keemiast ja kvantväljateooriatest. Need uuendused võimaldavad QSC-l kiirendada teabetöötlust, uurida varem mõõdetamatut ja paremini ennustada erinevate tehnoloogiate kvantjõudlust. Lisateabe saamiseks külastage https://qscience.org .

UT-Battelle haldab ORNL-i DOE teadusbüroo jaoks, mis on Ameerika Ühendriikide suurim füüsikaliste teaduste alusuuringute toetaja. DOE teadusbüroo töötab selle nimel, et lahendada mõned meie aja kõige pakilisemad väljakutsed. Lisateabe saamiseks külastage https://energy.gov/science . - Elizabeth Rosenthal

Lisateabe saamiseks klõpsake nuppu siin

Kontaktid:
Elizabeth Rosenthal
DOE/Oak Ridge'i riiklik labor
Kontor: 865-241-6579

Autoriõigus © DOE/Oak Ridge National Laboratory

Kui teil on kommentaar, palun Saada sõnum meile.

Sisu täpsuse eest vastutavad ainuüksi uudisteväljaannete väljaandjad, mitte 7th Wave, Inc. või Nanotechnology Now.

Järjehoidja: