Geleceğin bilişim teknolojileri için kuantum spin sıvıları (quantum spin liquid) potansiyel kullanım için önemli bir adaydır. Şimdiye kadar, kuantum spin sıvıları genellikle sadece bir veya iki boyutlu manyetik sistemlerde bulunmuştur. 3B kuantum spin sıvıları oluşturmak için uzunca bir süredir de çaba sarf edilmektedir. Helmholtz Alman Araştırma Merkezleri Birliği’nde yapılan bir araştırmada uluslararası bir ekip nötron deneyleri ile PbCuTe2O6 kristallerini araştırıp, hiper hiperkagom kafes olarak adlandırılan sistemde 3B kuantum spin sıvısı davranışını keşfettiler. Helmholtz, araştırma merkezinde yapılan deneyin verileri; teorik simülasyonlarla büyük oranda örtüştüğünden heyecan verici bir gelişme olarak algılanabilir.
Günümüzde bilişim teknolojileri cihazları yarı iletkenlerdeki elektronik süreçler tarafından yürütülmektedir. Bir sonraki gerçek atılımın, kuantum olaylarından, örneğin malzemedeki küçük manyetik momentlerden ve spin adı verilen etkileşimlerden yararlanacak bir yapı oluşturması muhtemeldir. Kuantum-spin sıvı denilen malzemeler bu tür yeni teknolojiler için aday gösterilmektedir. Geleneksel manyetik malzemelerden önemli ölçüde farklıdırlar çünkü kuantum dalgalanmaları manyetik etkileşimlere göre daha baskındır: Kristal kafesdeki geometrik kısıtlamalar nedeniyle, spinler bir zemin durumunda birlikte “donamaz” – mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda bile dalgalanmaya zorlanır.
Yoğun madde fiziğinde, bir kuantum spin sıvısı, belirli manyetik malzemelerde kuantum spinleri etkileşerek oluşturulabilen alışılmadık bir madde aşamasıdır. Kuantum spin sıvıları genellikle uzun menzilli kuantum dolanması, fraksiyonel uyarımları ve sıradan manyetik düzenin yokluğu ile karakterize edilir.
Nadir bir fenomen
Kuantum spin sıvıları nadirdir ve şimdiye kadar esas olarak iki boyutlu manyetik sistemlerde bulunmuştur. Üç boyutlu izotropik spin sıvıları çoğunlukla manyetik iyonların piroklor veya hiperkagom kafesleri oluşturduğu materyallerde aranır. HZB fizikçisi Prof. Bella Lake liderliğindeki uluslararası bir ekip, hiper-hiperkagom kafes adı verilen üç boyutlu bir kafese sahip PbCuTe2O6 üzerinde 3B kuantum spin sıvısı durumu gözlemledi.
Manyetik etkileşimler simüle
HZB fizikçisi Prof. Johannes Reuther ise böyle bir 3B hiper-hiperkagom kafesin davranışını dört manyetik etkileşimle hesaplamayı başardı ve sistemin belirli bir manyetik enerji spektrumu ile kuantum-spin sıvı davranışı sergilediğini gösterdi.
Nötron kaynaklarından 3D kuantum spin sıvısını keşfi
ISIS, İngiltere, ILL, Fransa ve NIST, ABD’deki nötron deneyleri ile ekip, bu öngörülen davranışın erken sinyallerini kanıtlamayı başardı. HZB’nin ilk yazarı Dr. Shravani Chillal, “Verilerimizin hesaplamalara ne kadar iyi uyduğuna şaşırdık. Bu ve bu tarz sistemlerde neler olduğunu gerçekten anlayabileceğimizi umuyoruz.” şeklinde yorum getirdi.
Yoruma kapalı.