Dataene fra nøytronspredning (til venstre) gir informasjon om absorberte energier i gjensidig rom. Med den nye evalueringen har det vært mulig å få utsagn om nye magnetiske tilstander og deres tidsmessige utvikling i det virkelige rom (til høyre). Fargene blå og rød indikerer de to motsatte spinnretningene. Kreditt: HZB/ORNL
Nøytronspredning anses som den foretrukne metoden for å undersøke magnetiske strukturer og eksitasjoner i kvantematerialer. Nå, for første gang, har evalueringen av måledata fra 2000-tallet med nye metoder gitt mye dypere innsikt i et modellsystem – 1D Heisenberg-spinnkjedene. En ny verktøykasse for å belyse fremtidige kvantematerialer er oppnådd.
Kaliumkobberfluorid (KCuF3 ) regnes som det enkleste modellmaterialet for å realisere den såkalte Heisenberg kvantespinnkjeden: Spinnene samhandler med sine naboer antiferromagnetisk langs en enkelt retning (endimensjonal), styrt av kvantefysikkens lover.
“Vi utførte målingene på dette enkle modellmaterialet ved ISIS spallasjonsnøytronkilde for en tid siden da jeg var postdoktor, og vi publiserte resultatene våre i 2005, 2013 og igjen i 2021, sammenlignet med nye teorier hver gang de ble tilgjengelige, ” sier prof. Bella Lake, som leder HZB-Institute Quantum Phenomena in Novel Materials. Nå med nye og utvidede metoder har et team ledet av Prof. Alan Tennant og Dr. Allen Scheie lykkes i å få betydelig dypere innsikt i interaksjonene mellom spinnene og deres romlige og tidsmessige utvikling.
Dynamikk som et kjølvann
“Med nøytronspredning dytter du på en måte et spinn slik at det snur. Dette skaper en dynamikk, som et kjølvann når et skip seiler gjennom vann, som kan påvirke naboene og deres naboer,” forklarer Tennant.
“Nøytronspredningsdata måles som en funksjon av energi og bølgevektor,” sier Scheie. “Vårt gjennombrudd var å kartlegge den romlige og tidsmessige utviklingen av spinnene ved å bruke matematiske metoder som en back-Fourier-transformasjon.” Kombinert med andre teoretiske metoder samlet fysikerne informasjon om interaksjoner mellom spinn tilstander og deres varighet og rekkevidde, samt innsikt i den såkalte kvantekoherens.
Arbeidet demonstrerer en ny verktøykasse for analyse av nøytronspredning data og kan fremme en dypere forståelse av kvantematerialer som er relevante for teknologisk bruk.
Fremtidig informasjonsteknologi: 3D-kvantespinnvæske avslørt
A. Scheie et al, Quantum wake dynamics in Heisenberg antiferromagnetic chains, Naturkommunikasjon (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33571-8
Levert av
Helmholtz Association of German Research Centers
Sitering: Dynamikk i endimensjonale spinnkjeder: En ny verktøykasse for å belyse fremtidige kvantematerialer (2022, 3. oktober) hentet 4. oktober 2022 fra https://phys.org/news/2022-10-dynamics-one-dimensional-chains- toolbox-elucidating.html
Dette dokumentet er underlagt opphavsrett. Bortsett fra enhver rettferdig handel for formålet med private studier eller forskning, kan ingen del reproduseres uten skriftlig tillatelse. Innholdet er kun gitt for informasjonsformål.