torek
12.12.2017
Refresh
16:48

A A A
Zadnje novice Rubrike Uredniški izbor
Znanje
Novi dosežek slovenskih raziskovalcev
Gre za novo agregatno stanje? Gre za novo agregatno stanje? (Promocijsko gradivo)
Ana Strnad Hočevar
sre, 09.08, 18:00

Niti najmanjši delček ne obstaja sam po sebi, ampak je povezan z vsemi drugimi delci v vesolju, pravita kvantna fizika in relativnostna teorija. Vendar mnoga spoznanja in procesi iz kvantne fizike danes prinašajo nova spoznanja tudi v biologijo, genetiko, nevrologijo, računalništvo itd. Tako počasi, a vztrajno prodirajo v vse več naravoslovnih ved, meje znanosti pa se z njimi nenehno premikajo. In tudi slovenski znanstveniki imajo pri tem nezanemarljivo vlogo.

Sodelavci treh odsekov Instituta Jožef Stefan (Fizika trdne snovi, Kompleksne snovi in Teoretična fizika) in Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani so pred nedavnim tako odkrili visokotemperaturno kvantno spinsko tekočino v plastovitem kristalu. S tem so razrešili skrivnost magnetnega stanja v tem pomembnem modelskem sistemu, ki je begala raziskovalce že več kot 40 let, so danes sporočili z Instituta Jožef Stefan. Odkritje, ki je bilo objavljeno tudi v prestižni reviji Nature Phyisics, pa odpira povsem nove priložnosti za razumevanje tega enigmatičnega magnetnega stanja in je pomembno za razvoj kvantnih tehnologij, še posebej bi bil lahko pomemben doprinos v kvantnem računalništvu. To novo, makroskopsko kvantno stanje, ima mnoge lastnosti, ki jih najdemo namreč tudi pri pojavu superprevodnosti.

Slovenska ekipa z novimi dosežki

Martin Klanjšek, Andrej Zorko, Rok Žitko, Jernej Mravlje, Zvonko Jagličić, Peter Prelovšek, Dragan Mihailovič in Denis Arčon so ugotovili, da elektronski magnetni momenti tvorijo novo visokotemperaturno stanje spinske tekočine.

Doslej so pojav spinske tekočine dokazali le v zelo redkih primerih - vsi so se dogodili v zadnjih 10 letih. »V literaturi pa obstaja morda manj kot ducat sistemov, kjer so lahko raziskovali spinsko tekočino pri zelo nizkih temperaturah (tipično pri -269 stopinjah Celzija ali še nižjih). Zato je razumljivo, da eksperimentalno o tem stanju ne vemo kaj dosti: ne razumemo povsem natančno, kakšne so vzbuditve iz osnovnega stanja, kako vplivajo na to stanje motnje, ki so prisotne v vsakem realnem sistemu, kako robustno je to stanje na zunanje dejavnike, kot je npr. zamenjava določenih osnovnih magnetnih gradnikov z nemagnetnimi ....« nam ob predstavitvi novega dosežka pove prof. dr. Denis Arčon.

Gre za novo agregatno stanje?

V večini primerov so magnetni momenti pri dovolj visokih temperaturah povsem neurejeni (govorimo o t.i. paramagnetih), kar lahko v grobem primerjamo s plinastim agregatnim stanjem. Če tak magnetni sistem dovolj pohladimo, potem se magnetni momenti uredijo - npr. v antiferomagnetno ureditev - podobno kot se uredijo atomi v kristalu, ki je v trdnem agregatnem stanju. Magnetna stanja, ki bi bila analogna tekočemu agregatnemu stanju, so bila sicer teoretično napovedana, a doslej v naravi izredno redko opažena pri ekstremno nizkih temperaturah. Spinska tekočina je tako neke vrste analog tekočini: med posameznimi magnetnimi dipolnimi momenti obstajajo korelacije, kljub temu pa se sistem ne uredi v (anti)feromagnetno stanje niti, ko gre temperatura proti absolutni ničli.

V naravi obstajajo določeni minerali, kjer so raziskovalci posumili na spinsko tekočino. »A prednost sistemov, ki jih vzgojimo v laboratoriju je, da lahko kontroliramo material, npr. zagotovimo, da je kemijsko čist in da torej ni kontaminiran s kakimi magnetnimi nečistočami,« še pove Arčon.

»Pri raziskavah nas je gnala predvsem radovednost: zanimal nas je odgovor na 40 let staro vprašanje magnetizma v TaS2. Možnosti uporabe spinske tekočine, glede na to, da je to šele nedavno potrjeno novo stanje snovi, so zato še dokaj nejasne. A vendar, ena od možnosti, ki se omenja tudi v literaturi, je uporaba v kvantnem računalništvu,« o motivih in uporabnosti odkritja še spregovori Arčon.

Nova dognanja in sama objava v tako prestižni reviji kot je Nature Phyisics pa raziskovalcem odpira možnosti za mednarodna sodelovanja v večjih raziskovalnih projektih. Nastalo raziskovalno skupino bo ta dosežek spodbudil k iskanju odgovorov na odprta vprašanj o sami naravi spinske tekočine, saj o njej za zdaj res ni veliko znanega.


Icon mail Icon facebook Icon twitter
Znanje


Zadnje novice Rubrike Uredniški izbor