Aur ja jää on vee erinevad agregaatolekud, mis on määratud temperatuuri ning rõhu vahekorraga. Hiljutine Ameerikas tehtud teadustöö selgitas, kuidas toimivad faasisiirded lihtsates vasel põhinevates võrestruktuurides.
Erinevate molekulaartasandi fenomene, näiteks magnetismi ja ülijuhtivust, uuritakse eelkõige aine võresosakeste spin-olekute vahendusel. Vastupidiselt meetoditele, mis lokaliseerivad spinni vaatluseks võreosakese ruumilise paiknemise, vaatles Ameerika DEANL (Department of Energy’s Argonne National Laboratory) laboris läbi viidud eksperiment võre kostet ülikõrgetele rõhkudele kahedimensionaalsel juhul.
Artikli autor, Chicago Ülikooli füüsik Sara Haravifard, seletas, et eksperiment kinnitas tulemust, mida oldi varem teoorias ennustatud. „Osakeste spinninteraktsioonide mõistmine võimaldab paremini aru saada keerulistest mitmeosakeste-süsteemidest. Lõppeks suudame paremini kirjeldada näiteks ülijuhtivust,“ seletas Haravifard.
Katses uuriti strontsium-vaskboraati, millel on kaks eraldiseisvat energeetilist põhiolekut. Esimeses olekus on osakeste koguspinn null, mis tähendab, et materjal ei oma magnetmomenti. Teises olekus on aga spinn nullist erinev, mistõttu avalduvad materjali erilist tüüpi antiferromagneetilised omadused.
Haravifardi sõnul on materjali spinn-struktuur juhinduv põhiliselt kvantmehaanilistest seostest vasemolekulide vahel, mis omakorda mõjutavad emba-kumba baasolekusse sattumise tõenäosust. „Materjali lõppolek sõltub iga vaseaatomi lähinaabrist,“ lisab ta.
Teadlaste kasutada olnud AAPS (Argonne’s Advanced Photon Source) kõrge energiaga röntgenkiired avaldavad vaid väikese osa materjali karakteristikutest. „Antud juhul näevad röntgenkiired kristallvõre struktuuri, mitte magnetomadusi,“ sõnas Haravifard.
Katsete käigus selgus, et nii võre- kui magnetomadused arenesid paralleelselt funktsioonina temperatuurist. Vajalike ülikõrgete rõhkude tekitamiseks kasutas töörühm teemant-alasi rakke (diamond anvil cells). Kõrged rõhud on osakeste baasolekumuutuste esile kutsumiseks kriitilise tähtsusega.
„Suutes ennustada materjali reaktsiooni rõhumuutustele, saame tegelikult ka juhtida eri baasolekute avaldumist,“ lisas ta. „Meie käsitletud süsteemis selgus, et strontsium-vaskkarbonaadi võrestruktuuri ning magnetomaduste vahel eksisteerib väga tugev korrelatsioon.“
Pikemas perspektiivis loodab Haravifardi töörühm sillutada tee uute eksootiliste materjalide ja nende kontrollitavuse vahele. „Sarnaseid materjalide käitumisi on jälgitud ka kõrgtemperatuursetes ülijuhtides. Värskes uurimustöös sooritatud katsed toendavad meie tugevaid teoreetilisi aluseid nende materjalide suhtes,“ sõnas Haravifard.
Allikas: PhysOrg
Leave a Reply