Природа спиновых жидкостей начинает проясняться

Новый вид магнетизма, экспериментально открытый только в прошлом году, начинает приоткрывать свои тайны.

Учёные впервые сумели измерить детальные характеристики необычного вида магнетизма, обнаруженного внутри минерала, который известен как гербертсмитит (ZnCu3(OH)6Cl2). Это сделали специалисты из Массачусетского технологического института (США), ведомые Нухом Гедиком (Nuh Gedik).

В 2007 году было сделано предположение, что у гербертсмитита могут быть свойства спиновой жидкости.
Гербертсмитит (фото Rob Lavinsky / irocks.com).

О чём речь? В ферромагнетиках все магнитные силы действуют в одном направлении. В антиферромагнетиках (где магнетизм тоже есть) соседние участки вещества, имеющие магнитные поля, выстраиваются в противоположных направлениях, полностью компенсируя действие друг друга. А вот в спиновых жидкостях нет ни того ни другого.

В гербертсмитите магнитные поля его участков постоянно находятся в состоянии флуктуации, действуя то в одном, то в другом направлении. В 2012 году это удалось наконец зафиксировать, но только в самом общем смысле. Изучать собственно материал оказалось не так просто, и реакция его электронов на воздействие света — ключевой признак, по которому можно было судить о его магнетизме, — до недавних пор не имела инструментального подтверждения. Чтобы измерить её, физики использовали лазеры с очень короткими импульсами: каждый длился не больше триллионной доли секунды.

Согласно результатам измерений, проводимость света в гербертсмитите со временем испытывает случайные флуктуации, связанные с трансформацией взаимодействия электронов и фотонов под влиянием постоянно пульсирующего магнитного поля.

Именно структура вещества позволяет ему иметь уникальные
магнитные свойства. (Иллюстрация N. Gedik et al.)

Это может подтвердить давно сделанные предположения о природе спиновой жидкости и её связи с высокотемпературной сверхпроводимостью, полагают авторы работы.

Напомним: гипотеза, выдвинутая в 1980-х, описывает эту «странную» проводимость как следствие присутствия в её носителях состояний неупорядоченной спиновой жидкости. Если теория окажется верной, на основе веществ, в которых магнетизм имеет свойства спиновой жидкости, можно будет попытаться целенаправленно поискать особо эффективные высокотемпературные сверхпроводники.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters, а его препринт можно полистать здесь.

Подготовлено по материалам MIT News.

Текст: Александр Березин

Источник

Комментарии

Станьте первым, кто прокомментирует эту новость

Хотите поделиться своим мнением?