Các cạnh nam châm tổ ong méo mó tiến gần hơn đến chất lỏng spin lượng tử

Các nhà nghiên cứu tại Phòng Thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge đã tổng hợp và nghiên cứu một vật liệu từ tính mới, kali coban arsenat, với các nguyên tử coban được sắp xếp theo mạng lưới tổ ong hai chiều. Cấu trúc này được thiết kế nhằm hiện thực hóa trạng thái chất lỏng quay lượng tử — một pha từ tính được săn đón, trong đó các spin vẫn duy trì sự rối loạn ngay cả ở nhiệt độ cực thấp, có khả năng tạo ra các hạt kỳ lạ và công nghệ lượng tử bền vững. Mặc dù mạng lưới tổ ong của vật liệu được xác nhận, nó có những biến dạng nhẹ, và các thí nghiệm cho thấy dưới khoảng 14 kelvin, các spin coban ổn định thành một mẫu có trật tự thay vì duy trì trạng thái lỏng như chất lỏng quay lượng tử. Phân tán neutron và mô phỏng máy tính cho thấy trong khi vật liệu thể hiện các tương tác Kitaev được dự đoán về mặt lý thuyết — yếu tố then chốt để ổn định chất lỏng quay lượng tử — các tương tác này yếu hơn so với các lực từ thông thường, khiến các spin bị đóng băng. Mặc dù không đạt được trạng thái chất lỏng quay lượng tử, vật liệu này nằm gần điểm tới hạn quan trọng. Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng những điều chỉnh nhẹ, như pha tạp hóa học, áp dụng áp suất hoặc từ trường mạnh, có thể tăng cường tương tác Kitaev.