p As técnicas nucleares da ANSTO ajudaram a confirmar um fenômeno de spin quântico, uma fase Haldane, em um material magnético, que tem potencial para ser usado como um modelo de medição para computação quântica. p Embora tenha havido evidência experimental da fase Haldane em outros tipos de materiais antiferromagnéticos unidimensionais, acredita-se ser a primeira evidência em um material baseado em cluster.

p "O espectro de nêutrons da Pelican forneceu os próprios dados que confirmaram a existência do estado Haldane na fedotovita, conforme proposto por nossas outras medições e estudos teóricos. Os dados de nêutrons mostraram gap de spin e dispersão, que são características do estado Haldane, "disse o autor principal A / Prof Masayoshi Fujihara da Universidade de Ciência de Tóquio.

p Em um artigo publicado em Cartas de revisão física como uma 'sugestão dos editores', uma grande colaboração de pesquisadores, liderado por físicos do Japão, Cientistas do instrumento ANSTO, Drs Richard Mole, Dehong Yu e Shinichiro Yano, do National Synchrotron Radiation Research Center em Taiwan (que opera o instrumento taiwanês Sika na ANSTO), evidências experimentais compartilhadas da fase Haldane em fedotovita.

p A estrutura para este estado incomum da matéria foi prevista pelo Prof Duncan Haldane, que compartilhou o Prêmio Nobel de Física pelo desenvolvimento das 'fases topológicas da teoria da matéria' com David Thouless e Michael Kosterlitz em 2016.

p Sistemas de spin quase unidimensionais, como fedotovite K ₂ Cu ₃ O (SO ₄ ) ₃ , têm um comportamento magnético incomum em temperaturas muito baixas, em que o estado fundamental é uma cadeia unidimensional em uma configuração tripla com S =1 spin.

p O S =1 ocorre porque há um número par de S =1/2 nos íons Cu2 + magnéticos nas extremidades da cadeia de spin, conforme previsto por Haldane.

p "Cadeias quase unidimensionais, como a fedotovita, não têm um único spin, mas um grupo de spins formando um aglomerado. Um aglomerado de átomos interage fracamente com o aglomerado vizinho de átomos, "disse Mole.

p O acoplamento magnético ocorre devido às interações de super troca entre os aglomerados de spin e um pequeno acoplamento antiferromagnético dentro do aglomerado.

p "Esse comportamento de lacuna é observável no espectro Pelican, que é altamente sensível a fracas interações magnéticas, "disse Mole.

p O fedotovita tem um arranjo único de íons magnéticos e comportamento magnético de dois estágios.

p O espalhamento inelástico de nêutrons no espectrômetro de tempo de vôo Pelican capturou o gap de rotação em 1,5 K com uma magnitude de 0,6. meV que fecha em 4,0 K. As medições estavam de acordo com as previsões teóricas.

p "Estamos falando de quantidades muito pequenas de energia, mas a lacuna é real, "disse Yu.

p "O estado Haldane surgirá sempre que o número de tetraédricos na cadeia do cluster de spin for par, mas não ímpar, conforme previsto por nossos cálculos teóricos neste artigo, "disse Yano.

p A estrutura cristalina do mineral fedotovita foi originalmente determinada por cientistas russos na década de 1990, no entanto, o trabalho atual utilizou um método sintético desenvolvido recentemente no laboratório Fujiahala da Universidade de Ciência de Tóquio.

p Isso permitiu que grandes quantidades de amostras de alta pureza fossem feitas, o que era essencial para os experimentos de espalhamento de nêutrons.

p A estrutura cristalina foi determinada por difração de raios-X na Fábrica de Fótons, Organização de Pesquisa do Acelerador de Alta Energia (KEK) no Japão.