Oamenii de știință angajați de guvernul SUA au dezvoltat o nouă stare a materiei, denumită „jumătate gheață, jumătate foc”, care unește rotații opuse ale electronilor într-un magnet unic, și ar putea deschide calea către noi progrese în domenii precum calculul cuantic, potrivit Live Science.
Noua fază combină un număr de rotații „ascendente” ale electronilor dintr-un atom, care sunt foarte ordonate și denumite cicluri reci, cu un număr de rotații „descendente”, care sunt foarte dezordonate și denumite cicluri fierbinți - ceea ce îi conferă fazei porecla de „jumătate gheață, jumătate foc”.
„Jumătate gheață, jumătate foc” este o descoperire importantă nu numai datorită noutății sale, ci și pentru că poate produce schimbări bruște între faze la temperaturi rezonabile. Este geamănul stării „jumătate foc, jumătate gheață” observată pentru prima dată de aceeași echipă de la Brookhaven National Laboratory - fizicienii Weiguo Yin și Alexei Tsvelik, alături de stagiarul lor de atunci, Christopher Roth - în 2016.
„Ar putea duce la mari progrese în tehnologii precum calculul cuantic și spintronica”
Aceste descoperiri oferă o perspectivă asupra unora dintre întrebările centrale din fizică și științele materialelor, potrivit echipei, precum și un avans în capacitatea de a identifica noi stări ale materiei cu proprietăți exotice și de a manipula tranziția între aceste stări.
„Rezolvarea acestor probleme ar putea duce la mari progrese în tehnologii precum calculul cuantic și spintronica”, a afirmat Yin, într-o declarație a Brookhaven National Lab. Tsvelik a adăugat că descoperirile echipei „pot deschide o nouă ușă către înțelegerea și controlul fazelor și tranzițiilor de fază în anumite materiale”.
„Piesele lipsă din puzzle”
Yin și Tsvelik au descoperit prima dată „jumătate gheață, jumătate foc” atunci când au efectuat cercetări asupra unui tip de material magnetic numit ferimagnetic. Ferimagneții au populații de atomi cu momente magnetice opuse, dar deoarece populațiile sunt inegale, rămâne o anumită magnetizare.
Ferimagnetul specific în care s-a observat „jumătate gheață, jumătate foc” este Sr3CuIrO6, un compus format din stronțiu, cupru, iridiu și oxigen. Este același material în care echipa a descoperit inițial „jumătate foc, jumătate gheață”, pe care l-a indus, sau l-a făcut să apară în ferimagnete, prin expunerea materialului la un câmp magnetic extern.
În „jumătate foc, jumătate gheață”, rotirile fierbinți au apărut pe site-urile de cupru și au avut mișcări magnetice mai mici, în timp ce site-urile de iridiu au produs rotiri reci cu mișcări magnetice mai mari.
Din punct de vedere comercial, ar putea duce la progrese în tehnologia de refrigerare
Deși a fost o descoperire interesantă, Tsvelik a recunoscut că a fost doar un prim pas. „În ciuda cercetărilor noastre ample, încă nu știam cum ar putea fi utilizată această stare”, a spus el. „Ne lipseau piese din puzzle”.
Acum, lucrările recente, conduse de Yin, au dezvăluit că „jumătate foc, jumătate gheață” are o stare ascunsă și opusă în care rotațiile calde și reci își schimbă pozițiile. Echipa a identificat un interval de temperatură extrem de îngust în care are loc comutarea între faze, ceea ce are implicații promițătoare pentru o serie de domenii.
Din punct de vedere comercial, acest tip de schimbare de fază extrem de precisă ar putea duce la progrese în tehnologia de refrigerare. Ar putea fi posibilă chiar utilizarea fazelor însele ca biți într-o nouă abordare a stocării informațiilor cuantice. „Ușa către noi posibilități este acum larg deschisă”, a declarat Yin.
Cercetările echipei privind noua fază au fost publicate în revista Physical Review Letters în decembrie 2024.
Ştiri video recomandate
