Наш дом Россия Новостной портал России
Рос ученым удалось получить новый материал вещество или смесь веществ, из которых изготавливается продукция, который демонстрирует свойства «спиновой жидкости вещество, находящееся в жидком агрегатном состоянии, занимающем промежуточное положение между твёрдым и газообразным состояниями» — особенного магнитного состояния вещества, при котором спины отдельных атомов не замерзают даже при температурах физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное понятие о различной степени нагретости тел, близких к безоговорочному нулю. Такие материалы могут найти применение в квантовых технологиях, основанных на перепутывании волновых функций отдельных частиц. Результаты исследования размещены в журнале Inorganic Chemistry.
Спин — собственный магнитный момент электрона, представляет собой универсальное свойство простых частиц. Во многих материалах при комнатной температуре спины частиц разупорядочены и двигаются, а застывают и упорядочиваются лишь с снижением температуры.
Спиновая жидкость — крайне редкое состояние вещества, при котором спины электронов остаются неупорядоченными и продолжают движение даже при температурах, ближайших к абсолютному нулю. Возможность существования такого состояния вещества рассматривалась еще на заре квантовой механики, но к поискам такого материала ученые приступили сравнительно недавно.
До сегодняшнего дня основным кандидатом на получение спиновой воды считался минерал гербертсмитит, в котором ионы меди как носители магнитного момента образуют идеальную двумерную решетку кагомэ (кагомэ — узор японской плетеной посуды с гексагональным мотивом). Благодаря открытию рос ученых, в список материалов, потенциально обладающих свойствами спиновой жидкости, добавилось еще одно вещество.
Исследователи из МГУ имени М. В. Ломоносова и НИТУ «МИСиС» синтезировали кристаллы хлорид-фосфата оксокупрата натрия и висмута с решеткой типа квадратного кагомэ, в котором при охлаждении до -271°C не появляется магнитного порядка. В связи с этим исследователи предположили, что в созданном ими материале при низких температурах спиновая подсистема ведет себя как спутанная спиновая жидкость.
Синтезированный объект состоит из атомов натрия, меди, висмута, фосфора, кислорода и хлора, рассказал один из авторов исследования, заведующий лабораторией «Функциональные квантовые материалы» НИТУ «МИСиС» Александр Васильев.
«В кристаллической постройке претиндента в спиновые жидкости можно выделить два основных фрагмента-модуля. Первый — это слои, образованные кластерами из четырех тетраэдров. В центре всякого тетраэдра располагаются атомы кислорода. В трех вершинах тетраэдра находятся атомы меди, а в четвертой нашлось место атому висмута. Такие слои несут положительный заряд и готовы его поделить со вторым, отрицательно заряженным фрагментом», — рассказал он РИА Новости.
Второй слой, по словам ученого, комбинируется из полиэдров, в центрах которых располагаются атомы частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств натрия, фосфора и меди, а в вершинах — атомы кислорода и (или) хлора.
«Отношения описанных слоев часто трактуют как модель «гость — хозяин». Интересно, что новое соединение было получено при излишке обычной поваренной соли! Соль способствовала формированию матрицы — «хозяина», радушно принявшего «гостевой» кусок состава с образованием материала с уникальными физическими характеристиками», — пояснил Александр Васильев.
Он добавил, что в будущем спец материал может найти применение в квантовых технологиях, основанных на перепутывании волновых функций отдельных частиц.
