Los átomos y las moléculas en los sólidos cristalinos están dispuestos en redes tridimensionales regulares. Los átomos interactúan entre sí a través de varias fuerzas, alcanzando finalmente un estado de energía mínima. Cerca del cero absoluto, las oscilaciones de la red se congelan, de modo que las interacciones entre los espines de los electronesUn caso particularmente interesante ocurre cuando los espines no pueden alinearse todos al mismo tiempo para alcanzar un estado de energía más baja. Esto da como resultado un sistema frustrado en el que los espines están casi completamente desordenados y, por lo tanto, se les llama líquido de espín.
estructura de cristal cúbico
Uno de los modelos principales para estudiar imanes cuánticos frustrados en 3D es el modelo de Heisenberg en una red de pirocloro, una estructura cristalina cúbica simple ver ilustración. Sin embargo, hasta ahora ha sido extremadamente difícil derivar predicciones prácticas, es decir, paramateriales y temperaturas, a partir de este modelo teórico.
Diferentes valores de centrifugado
Equipos de Alemania, Japón, Canadá e India han llevado a cabo conjuntamente investigaciones sistemáticas de este modelo con la ayuda de un nuevo método teórico y han resuelto varias de estas dificultades. Es posible con este nuevo método variar el valor de giro delátomos de red, así como la temperatura y otros parámetros de interacción, y para calcular los rangos de parámetros en los que se producen nuevos efectos cuánticos magnéticos.Los cálculos se llevaron a cabo en el Centro de Supercomputación Leibniz LRZ en Munich.
efectos cuánticos solo para giros pequeños
"Pudimos demostrar que, sorprendentemente, los efectos físicos cuánticos solo ocurren en rangos de parámetros muy limitados", explica el físico teórico Prof. Johannes Reuther del HZB, coautor del estudio. Estos efectos cuánticos son más pronunciados en la menor cantidad posiblespin valor de spin ½. Sin embargo, los sistemas de spin en la estructura cristalina investigados por los equipos ya se comportan casi completamente como sistemas físicos clásicos con valores de spin de 1,5 y superiores.
El trabajo publicado profundiza nuestra comprensión de los sólidos y contribuye al avance sistemático de la búsqueda de fluidos de espín 3D en materiales cuánticos.
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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