Pesquisadores do Boston College e de Harvard criaram um material elusivo estruturado em favo de mel capaz de frustrar as propriedades magnéticas dentro dele, a fim de produzir uma entidade química conhecida como "líquido de spin, "há muito teorizado como um portal para as propriedades de fluxo livre da computação quântica, de acordo com um novo relatório no Jornal da American Chemical Society .

O óxido de metal iridato de cobre, o primeiro de seu tipo - Cu2IrO3 - é aquele em que a ordem magnética natural é interrompida, um estado conhecido como frustração geométrica, disse o professor assistente de física do Boston College, Fazel Tafti, um dos principais autores do estudo, intitulado Cu2IrO3:um novo iridato de favo de mel magneticamente frustrado.

O iridato de cobre é um isolante - seus elétrons são imobilizados no sólido - mas ainda podem transportar um momento magnético conhecido como "spin". O transporte de giros grátis no material permite um fluxo de informações quânticas.

O modelo Kitaev, proposto em 2006 pelo Professor de Física da Cal Tech Alexei Kitaev, afirma que uma estrutura de favo de mel hexagonal ofereceu um caminho promissor para a frustração geométrica e, portanto, para líquido de spin quântico.

Apenas duas redes em favo de mel foram desenvolvidas com sucesso em uma tentativa de cumprir o modelo de Kitaev:um iridato de lítio (Li2IrO3) e um iridato de sódio (Na2IrO3). No entanto, ambos ficaram aquém de alcançar um líquido de rotação ideal devido à ordenação magnética, disse Tafti, que foi coautor do artigo com os pesquisadores de pós-doutorado do Boston College, Mykola Abramchuk e Jason W. Krizan, BC Professor Adjunto de Química e Diretor de Laboratórios de Química Avançada Kenneth R. Metz, e David C. Bell e Cigdem Ozsoy-Keskinbora de Harvard.

Tafti e sua equipe recorreram ao cobre devido ao seu tamanho atômico ideal, que está entre o lítio e o sódio. Seus estudos em cristalografia de raios-X encontraram falhas sutis nos favos de mel formados nos iridatos de lítio e sódio. A equipe trocou cobre por sódio no que Tafti chamou de reação de "troca" relativamente simples. O esforço produziu o primeiro óxido de cobre e irídio, Tafti disse.

"O cobre é ideal para a estrutura em favo de mel, "disse Tafti." Quase não há distorção na estrutura do favo de mel. "

Uma década após a previsão original de líquido de spin quântico em uma rede de favo de mel por Kitaev, a jovem equipe de cientistas do Boston College conseguiu fazer um material que corresponde quase exatamente ao modelo de Kitaev, Tafti disse.

O laboratório de Tafti buscará o caminho da química de "troca" para fazer novas formas de materiais em favo de mel com propriedades magnéticas mais exóticas, ele disse.