Uma equipe internacional de pesquisadores encontraram evidências de um novo estado misteriosa da matéria, primeiro previu há 40 anos, em um material real.Este estado, conhecido como um líquido spin, faz com que os elétrons - pensado para ser blocos de construção indivisíveis da natureza - para quebrar em pedaços. Os pesquisadores, incluindo físicos da Universidade de Cambridge, mediu as primeiras assinaturas de estas partículas, conhecidas como fraccionárias fermiones Majorana , em um material bidimensional com uma estrutura semelhante à grafeno. Os resultados experimentais combinados com êxito com um dos principais modelos teóricos para um líquido quântico de spin, conhecido como um modelo Kitaev.
líquidos de rotação quântica são estados misteriosos da matéria que se pensa estar escondido em certos materiais magnéticos, mas não tinha sido conclusivamente avistados na natureza.
A observação de uma das suas propriedades mais intrigantes - fraccionamento do elétron, ou fractionalisation - em materiais reais é um grande avanço. Os férmions de Majorana resultantes podem ser usados como blocos de construção de computadores quânticos, o que seria muito mais rápido do que os computadores convencionais e seria capaz de realizar cálculos que não poderia ser feito de outra forma.
"Este é um novo estado quântico da matéria, que foi previsto, mas não tem sido visto antes", disse o Dr. Johannes Knolle de Cambridge Cavendish Laboratory , um dos co-autores do papel.
Em um material magnético típico, os elétrons cada comportam como minúsculos ímãs em barra. E quando um material é arrefecido até uma temperatura suficientemente baixa, dos imans 'irá solicitar-se ao longo de grandes intervalos, de modo que todos os pólos magnéticos norte apontar na mesma direcção, por exemplo.
Mas, em um material contendo um estado de spin líquido, mesmo se esse material é resfriado ao zero absoluto, os ímãs de barra não iria alinhar, mas formam uma sopa de emaranhados causada por flutuações quânticas.
"Até recentemente, nós nem sequer sabe o que as impressões digitais experimentais de um líquido de spin quântico seria parecido", disse o papel co-autor Dr. Dmitry Kovrizhin, também a partir da Teoria da Matéria Condensada grupo do Laboratório Cavendish. "Uma coisa que fizemos em trabalhos anteriores é perguntar, se eu fosse a realização de experimentos em um possível líquido spin, o que eu observar?"
de Knolle e Kovrizhin co-autores, liderados pelo Dr. Arnab Banerjee e Dr. Stephen Nagler de Oak Ridge National Laboratory em os EUA, usou técnicas de espalhamento de nêutrons para procurar evidências experimentais de fractionalisation em cloreto de alfa-rutênio (α-RuCl3). Os investigadores testaram as propriedades magnéticas de α-RuCl3 pó iluminando-a com neutrões, e observando-se o padrão de ondulações que os neutrões produzidos em uma tela quando dispersa a partir da amostra.
Um ímã regulares criaria linhas afiadas distintos, mas era um mistério que tipo de padrão os férmions de Majorana em um líquido spin faria. A previsão teórica de assinaturas distintas por Knolle e seus colaboradores em 2014 combinar bem com as grandes corcovas em vez de linhas afiadas que experimentalistas observados na tela, proporcionando pela primeira vez evidência direta de um líquido spin eo fractionalisation de elétrons em um dois Material dimensional.
"Esta é uma nova adição à uma pequena lista de estados quânticos conhecidos da matéria", disse Knolle. "É um passo importante para a nossa compreensão da matéria quântica", disse Kovrizhin. "É divertido ter um outro novo estado quântico que nós nunca vimos antes -. Ela nos apresenta novas possibilidades de experimentar coisas novas"
Referência: A. Banerjee et ai. "Comportamento Proximate Kitaev spin líquido em um ímã do favo de mel." Nature Materials (2016). DOI: 10.1038 / nmat4604
The Daily Galaxy via http://www.cam.ac.uk/research/news/new-state-of-matter-detected-in-a-two-dimensional-material#sthash.PB6GlbPE.dpuf
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