Home » Știință » Fizicienii „sparg” regulile magnetismului pentru a avansa computerele cuantice și supraconductorii

Fizicienii „sparg” regulile magnetismului pentru a avansa computerele cuantice și supraconductorii

Fizicienii „sparg” regulile magnetismului pentru a avansa computerele cuantice și supraconductorii
Foto: Jeff Fitlow/Rice University via Eurek Alert
Publicat: 03.11.2024

Cercetătorii „sparg” regulile magnetismului pentru a obține noi perspective asupra acestuia și a interacțiunilor electronice în materialele avansate.

Descoperirile echipei de la Universitatea Rice (SUA) ar putea revoluționa domenii precum calculul cuantic și supraconductibilitatea la temperaturi înalte. Studiul lor asupra filmelor subțiri de fier-staniu (FeSn) schimbă modul în care oamenii de știință privesc magneții kagome, denumiți astfel după un model tradițional de împletire a coșurilor. Echipa a descoperit că proprietățile magnetice ale FeSn provin din electroni localizați, nu din electronii mobili, așa cum se credea anterior.

Potrivit echipei, aceste descoperiri contrazic teoriile actuale despre metalele kagome și „sparg” regulile magnetismului, cu potențialul de a ghida dezvoltarea unor materiale cu proprietăți personalizate pentru tehnologii avansate precum calculul cuantic și supraconductori.

„Această lucrare este de așteptat să stimuleze studii experimentale și teoretice ulterioare asupra proprietăților emergente ale materialelor cuantice, aprofundându-ne înțelegerea acestor materiale enigmatice și a aplicațiilor lor posibile în lumea reală”, a declarat Ming Yi, de la Rice Academy.

Magneții kagome sunt materiale cu o structură distinctă, asemănătoare unei rețele, care le permite să manifeste comportamente magnetice și electronice unice, generate prin interferența distructivă cuantică a funcțiilor de undă electronice.

Iată cum cercetătorii „sparg” regulile magnetismului

Studiul interacțiunii dintre structură, magnetism și electroni este posibil datorită materialelor magnetice kagome. Au fost raportate multe tipuri de sisteme kagome magnetice, cum ar fi familia RMn6Sn6 (unde R este un element rar) și familia binară FemXn (unde X este Sn sau Ge). În aceste materiale, anumite niveluri de energie, numite benzi plate kagome, se află aproape de un nivel energetic cheie, cunoscut sub numele de nivel Fermi, atunci când nu sunt ordonate magnetic. Se crede că o umplere parțială a acestor benzi plate ar putea conduce la un tip de magnetism numit feromagnetism de tip Stoner, scrie Interesting Engineering.

Totuși, oamenii de știință nu au reușit încă să observe împărțirea magnetică care apare la temperaturi mai înalte în aceste materiale, ceea ce lasă întrebări deschise despre funcționarea magnetismului în magneții kagome.

În noua lor cercetare, echipa a produs filme subțiri de FeSn de înaltă calitate și a analizat structura lor electronică folosind o metodă avansată ce combină epitaxia prin fascicul molecular cu spectroscopia fotoemisiei unghiulare.

Ei au descoperit că benzile kagome plate au rămas separate chiar și la temperaturi înalte, un semn că magnetismul materialului este generat de electroni localizați. Înțelegerea modului în care comportamentul electronilor influențează caracteristicile magnetice ale magneților kagome este complicată de efectul de corelație a electronilor.

Ce domenii pot beneficia de pe urma unor astfel de studii?

Conform cercetătorilor, lucrarea oferă și o nouă înțelegere a modului în care interacțiunile electronilor influențează comportamentul magneților kagome, dezvăluind că anumiți orbitali electronici au interacțiuni mai intense decât alții, un proces numit renormalizare selectivă a benzii, observat și în supraconductorii pe bază de fier.

„Studiul nostru subliniază interacțiunea complexă dintre magnetism și corelațiile electronice în magneții kagome și sugerează că aceste efecte nu sunt neglijabile în modelarea comportamentului lor general”, a spus Zhen Ren, membru junior la Rice Academy.

Echipa susține, de asemenea, că studiul are implicații mai largi pentru materialele cu caracteristici similare și aprofundează înțelegerea FeSn.

Tehnologii noi, cum ar fi calculul cuantic topologic, unde interacțiunea dintre magnetism și benzile plate topologice creează stări cuantice ce pot fi folosite ca porți logice cuantice, și supraconductorii la temperaturi înalte ar putea beneficia de pe urma înțelegerii benzilor plate și a corelațiilor electronice.

Detaliile cercetării au fost publicate în revista Nature Communications.

Vă recomandăm să citiți și:

Inginerii au reușit pentru prima oară să-i facă pe roboți să gândească

Oamenii de știință au folosit un algoritm care imită mucegaiul pentru a modela Universul

Vinul și tehnologia: iată cum „acest elixir” a creat o nouă generație de baterii

De ce nu ruginește oțelul inoxidabil?

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Cum poți ține departe ploșnițele urât mirositoare care invadează casele?
Cum poți ține departe ploșnițele urât mirositoare care invadează casele?
Câți adolescenți din România folosesc AI pentru învățare sau creativitate? Răspunsul, direct dintr-un studiu Google
Câți adolescenți din România folosesc AI pentru învățare sau creativitate? Răspunsul, direct dintr-un studiu Google
(P) Când anxietatea nu mai este doar stres: semnele care arată că este momentul să ceri ajutor specializat
(P) Când anxietatea nu mai este doar stres: semnele care arată că este momentul să ceri ajutor specializat
(P) Cum alegi un whisky bun: ghid pentru începători despre arome, regiuni și tipuri de whisky?
(P) Cum alegi un whisky bun: ghid pentru începători despre arome, regiuni și tipuri de whisky?
(P) Ghete pentru oras și activități in aer liber: ce criterii conteaza la alegere
(P) Ghete pentru oras și activități in aer liber: ce criterii conteaza la alegere
Este sigur să facem sport în aer poluat?
Este sigur să facem sport în aer poluat?
Practicile de câteva secunde care ne pot îmbunătăți starea de bine
Practicile de câteva secunde care ne pot îmbunătăți starea de bine
Două ore în plus de somn ne pot ajuta să ne recuperăm după o noapte proastă
Două ore în plus de somn ne pot ajuta să ne recuperăm după o noapte proastă
Fetele pot fi mai atrase de chipuri decât de obiecte încă din primele zile de viață
Fetele pot fi mai atrase de chipuri decât de obiecte încă din primele zile de viață
Ce țară a interzis pariurile sportive din online? Președintele le consideră un „cancer”
Ce țară a interzis pariurile sportive din online? Președintele le consideră un „cancer”
Farmecul călătoriilor, distrus de rețelele sociale. Cum combați fenomenul?
Farmecul călătoriilor, distrus de rețelele sociale. Cum combați fenomenul?
Care este cea mai fericită țară în 2026? În top se află și o țară aflată în război!
Care este cea mai fericită țară în 2026? În top se află și o țară aflată în război!
Charles Richter, iniţiatorul celebrei scări de magnitudine Richter, a devenit seismolog dintr-o „eroare”
Charles Richter, iniţiatorul celebrei scări de magnitudine Richter, a devenit seismolog dintr-o „eroare”
Care este „paradisul pensionarilor” din Italia?
Care este „paradisul pensionarilor” din Italia?
Cum a strâns un sat cu 300 de locuitori 2 milioane de euro din amenzi?
Cum a strâns un sat cu 300 de locuitori 2 milioane de euro din amenzi?
Un expert explică de ce ne place să mâncăm gustări după cină
Un expert explică de ce ne place să mâncăm gustări după cină
Prețul combustibilului scade, dar biletele de avion rămân scumpe
Prețul combustibilului scade, dar biletele de avion rămân scumpe
Lecțiile unor femei care au făcut renovări pe cont propriu
Lecțiile unor femei care au făcut renovări pe cont propriu