Sooritati esmakordne mineraalis herbertsmitiit avastatud uut tüüpi magnetismi täppisanalüüs. Mõõtmiseks kasutati femtosekundlasereid.
Herbertsmitiit
Herbertsmitiidi magnetdomeenide pideva liikumise tervikut nimetatakse kvantspinnvedelikuks. Erinevalt ferromagnetitest, mis magnetvälja võimendavad, või antiferromagneetikutest, mille vastassuunas joondatud domeenid magnetvälja sootuks tühistavad, on kvantspinnvedeliku magnetspinnid korrastamata olekus, nagu jää kristallstruktuur. Ent erinevalt paljudest teistest korrastamata süsteemidest säilitab kvantspinnvedelik oma oleku ka väga madalatel temperatuuridel. Seda iseäralikku magnetolekut loodetakse kasutada muu hulgas uute arvutimälude valmistamises.
Olugi, et kvantspinnvedelikku on herbertsmitiidis täheldatud, pole varem suudetud mõõta selle optilist juhtivust. Optiline juhtivus on oluline karakteristik, mis võib määrata spinnvedelike teooriate katselist õigsust.
Nüüd on MIT (Massachusetts Institute of Technology), Bostoni Kolledži ning Harvardi Ülikooli liittöörühm nimetatud mõõtmised edukalt sooritanud. Analüüs avaldati teadusajakirjas Physical Review Letters, kaasautoreiks teiste hulgas MIT professor Nuh Gedik, tudeng Daniel Pilon ning postdok Chun Hung Lui
Mõõtmiseks kasutati femtosekundlaserit, mille impulss, nagu nimigi ütleb, kestab femtosekundi suurusjärgus ehk 10-15 sekundit. Impulss on piisavalt lühike, et võimaldab spinnvedeliku optilist juhtivust (loe siit) mõõta. Optiline juhtivus väljendab elektromagnetvälja mõju elektronide liikumisele. Katseis nähtu andis teoreetilistele ennustustele olulist tuge. „Arvame, et saime hea tõendusmaterjali, millega tõmbame joone alla spinnvedeliku uurimistöös lokanud teooriasegadusele,“ ütles Gredik.
„Teoreetikud on pakkunud mitmeid seletusi, kuidas herbertsmitiidis spinnvedelik tekib. Ent tänini ei ole olnud katset, mis ühe või teise mõtteviisi õigust kinnitaks. Meie katse on esimene, mis näitab, kuidas üks neist mudelitest ka päriselt herbertsmitiidile rakendub,“ lisas Pilon.
Kvantspinnvedeliku idee esitati esmakordselt 1973. aastal, ent nimetatud nähtuse esimesed katselised tõendid laekusid alles mõned aastad tagasi. Nüüd tehtud mõõtmised selgitavad spinnvedeliku fundamentaalseid omadusi, mis on arvatavasti seotud kõrgtemperatuursete ülijuhtide tekkemehhanismiga.
„On raske kohe katseainesele rakendusi pakkuda, ent isegi lihtsaim töö spinnvedelike teemal võib aidata lahendada väga keerulisi füüsikalisi probleeme, iseäranis kõrgtemperatuursete ülijuhtide vallas. Seda, miks osad ühendid suhteliselt kõrgetelt temperatuuridel ülijuhiks muutuvad, ei ole praegu teada,“ seletas Gedik. „Ka kvantarvutus võib meie tööst üht-teist head pälvida,“ lisas Pilon.
Avaldatud artikli pealkiri on “Spin-Induced Optical Conductivity in the Spin-Liquid Candidate Herbertsmithite.”
Allikas: Phys.org