Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Irvine, descobriram uma nova fase da matéria que surge quando a desordem altera os líquidos de spin quântico. Seu trabalho, publicado na Nature Communications, fornece insights sobre o comportamento de materiais exóticos que poderiam ter aplicações em computação quântica e spintrônica.

Líquidos de spin quântico são materiais que exibem um comportamento magnético único. Nestes materiais, os spins dos elétrons não estão alinhados num padrão regular, mas flutuam de forma desordenada. Essa desordem confere aos líquidos de spin quântico uma série de propriedades interessantes, como a capacidade de conduzir eletricidade sem resistência.

No entanto, o comportamento dos líquidos de spin quântico pode ser significativamente alterado pela presença de desordem. Em seu estudo, os pesquisadores da UCI investigaram os efeitos da desordem em um tipo específico de líquido de spin quântico chamado rede Kagome. A rede Kagome é uma estrutura bidimensional composta de voltas hexagonais e é conhecida por exibir uma variedade de propriedades exóticas.

Os pesquisadores descobriram que quando a desordem é introduzida na rede Kagome, o líquido de spin quântico sofre uma transição de fase para uma nova fase da matéria. Esta nova fase é caracterizada pela formação de aglomerados magnéticos dentro do líquido de spin desordenado. Os clusters são compostos de spins alinhados rodeados por spins desordenados.

Os pesquisadores acreditam que essa nova fase da matéria é resultado da competição entre a desordem e das interações entre os spins. A desordem tende a perturbar as correlações entre os spins, enquanto as interações tendem a alinhar os spins. Esta competição leva à formação de aglomerados magnéticos.

A descoberta desta nova fase da matéria fornece insights sobre o comportamento de materiais exóticos que poderiam ter aplicações em computação quântica e spintrônica. A computação quântica é um novo tipo de computação que usa bits quânticos (qubits) para realizar cálculos. Qubits podem ser feitos a partir dos spins dos elétrons, e os aglomerados magnéticos formados no líquido de spin quântico desordenado poderiam ser usados ​​como qubits em computadores quânticos. Spintrônica é um tipo de eletrônica que usa os spins dos elétrons para armazenar e processar informações. Os aglomerados magnéticos formados no líquido de spin quântico desordenado também poderiam ser usados ​​em dispositivos spintrônicos.

A equipe de pesquisa está atualmente investigando as propriedades da nova fase da matéria e explorando suas aplicações potenciais na computação quântica e na spintrônica.