Crédito:Universidade de Liverpool
Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela University of Liverpool e pela McMaster University fez um avanço significativo na busca por novos estados da matéria.
Em um estudo publicado na revista Física da Natureza , pesquisadores mostram que o óxido de metal relacionado à perovskita, TbInO 3 , exibe um estado líquido de spin quântico, um estado da matéria há muito procurado e incomum.
Usando tecnologias experimentais de ponta, incluindo espalhamento inelástico de nêutrons e espectroscopia de múons, pesquisadores descobriram que o estado quântico exótico em TbInO 3 emerge da complexidade do ambiente local em torno dos íons magnéticos no material, nesse caso, do térbio do elemento terras-raras.
A descoberta foi uma surpresa para a equipe como TbInO 3 é um material que não deve exibir tal comportamento magnético incomum com base em sua estrutura de cristal.
O estado líquido do spin quântico foi teoricamente proposto há mais de quarenta anos pelo Prêmio Nobel Philip Anderson. Em líquidos de spin quântico, momentos magnéticos se comportam como um líquido e não congelam ou ordenam mesmo no zero absoluto, dando origem a várias propriedades materiais extraordinárias.
A materialização de líquidos de spin quântico ainda é amplamente contestada. Como tal, a descoberta e exploração de novos materiais que podem hospedar este estado da matéria são áreas ativas da pesquisa de materiais avançados e têm aplicações potenciais no desenvolvimento da computação quântica.
Dra. Lucy Clark, da Fábrica de Inovação de Materiais da Universidade, que lidera um programa de pesquisa de materiais quânticos, disse:"Levamos vários anos de trabalho árduo e experimentos para chegar a este ponto em nossa compreensão do TbInO 3 . "
"Ao estudar estados quânticos intrincados da matéria, como o líquido de spin quântico, realizar um experimento muitas vezes levanta mais perguntas do que pode responder. No caso de TbInO 3 , Contudo, a física é particularmente rica, e assim fomos especialmente motivados a perseverar. Nosso estudo mostra que TbInO 3 é um material magnético fascinante, e provavelmente terá muito mais propriedades intrigantes para descobrirmos. "
"Nenhum desse trabalho teria sido possível sem a colaboração de nossos colegas nas instalações centrais líderes mundiais no Laboratório Nacional Oak Ridge e nas Instalações ISIS no Laboratório Rutherford Appleton, onde uma grande parte de nossos experimentos foi conduzida. Ambas as instalações produzem partículas - em particular, nêutrons e múons - que podemos usar para sondar a estrutura atômica e as propriedades dos materiais para revelar a natureza de novas fases, como o líquido de spin quântico. "
Professor Bruce Gaulin, Diretor do Brockhouse Institute for Materials Research da McMaster University, disse:"Este material parece extremamente simples, com giros de térbio decorando um bidimensional, arquitetura triangular. Mas com todo o complemento de técnicas experimentais modernas à nossa disposição, o magnetismo de baixa temperatura desta estrutura, com base em dois ambientes de térbio distintos, exibe um estado desordenado quântico totalmente exótico da matéria - um resultado inesperado e excitante. "
A Dra. Lucy Clark acrescentou:"A chave para o sucesso do projeto foi a colaboração internacional forte e duradoura, incluindo o grupo liderado pelo Prof Sang-Wook Cheong, Diretor do Centro de Síntese de Materiais Quânticos da Rutgers University. "
O papel, "Comportamento de líquido de spin bidimensional no antiferroímã triangular TbInO 3 "é publicado em Física da Natureza .
