Novinky

Odeslat stránku emailem

Zašlete tuto stránku svým přátelům, ať se na ní také podívají.

Nový typ magnetismu

Tým výzkumných pracovníků provedl pomocí nízkofrekvenčních laserových impulsů první měření herbertsmithitu, což je nerost, který se vyznačuje zvláštním druhem magnetismu, a až donedávna nebyl důkladně prozkoumán.

Magnetismus v herbertsmithitu je zvláštní tím, že magnetické prvky v něm neustále fluktuují, což vede k exotickému skupenství v podobě tekutého magnetismu, kterému se říká spinová kapalina (z anglického „quantum spin liquid"). Tím se významně liší od běžně známého magnetismu, který se nachází ve feromagnetech, kde jsou všechny magnetické síly sladěny a působí stejným směrem, čímž se vzájemně posilují, resp. v antiferomagnetech, kde sousedící prvky působí všechny opačným směrem, což vede k naprostému zrušení celkového magnetického pole daného materiálu.

Přestože skupenství v podobě spinové kapaliny bylo v herbertsmithitu zjištěno již dříve, nikdy nebylo provedeno podrobné zkoumání toho, jak elektrony tohoto materiálu reagují na světlo – což je klíčové pro zjištění, která z několika protichůdných teorií o tomto materiálu je správná.

Až nyní tým složený z vědců z Massechusettského technologického institutu, Boston College a Harvardské univerzity úspěšně tato měření provedl. Výsledky této analýzy byly zveřejněny ve zprávě v časopise Physical Review Letters, jejímiž spoluautory jsou Nuh Gedik (the Biedenharn Career Development Associate Professor of Physics), odborný asistent na katedře fyziky Massechusettského technologického institutu, postgraduální studenti Daniel Pilon a Chun Hung Lui a čtyři další výzkumní pracovníci.

Jejich měření, prováděná pomocí laserových impulsů trvajících pouhou biliontinu vteřiny, odhalily signaturu v optické vodivosti spinové kapaliny, která reflektuje působení magnetismu na pohyb elektronů. Toto zjištění potvrzuje celou řadu dřívějších teoretických předpovědí, které však nebyly doposud experimentálně potvrzeny. „Myslíme si, že se jedná o důležitý důkaz, který pomůže rozetnout debatu, která nabrala na poli výzkumu spinové kapaliny poměrně velkých rozměrů." řekl Gedik.

„Badatelé zformulovali několik teorií o tom, jak může k utváření spinové kapaliny v herbertsmithitu docházet," vysvětluje Pilon. „Do dnešního dne ovšem nemohli svá tvrzení opřít o žádný experiment, který by některé z nich dával za pravdu. Jsme přesvědčeni, že náš experiment vedl k získání prvního přímého důkazu, díky kterému bude možné zjistit, která z těchto teorií je v případě herbertsmithitu správná."

Koncept spinové kapaliny byl poprvé popsán v roce 1973, první přímý důkaz existence takového materiálu byl ovšem nalezen teprve před několika málo lety. Nová měření pomáhají porozumět základním vlastnostem tohoto exotického systému, o kterém se předpokládá, že úzce souvisí se vznikem vysokoteplotní supravodivosti.

Gedik říká: „Přestože je v této fázi obtížné předpovídat, jaké přesně může využití spinového magnetismu v budoucnosti být, dosavadní výsledky zkoumání této zvláštní formy hmoty by nám mohly pomoci vyřešit některé velice spletité problémy na poli fyziky, zejména co se týče vysokoteplotní supravodivosti. Hlavní využití bych tedy očekával právě v této oblasti." Pilon dodává: „Tato práce může být užitečná také pro rozvoj kvantových počítačů."

Leon Balents, profesor fyziky na Kalifornské univerzitě v Santa Barbaře, který se tohoto průzkumu neúčastnil, k němu podotýká: „Pokud pozorovaná optická vodivost zjištěná těmito měřeními je skutečně inherentní, jedná se o významný a vzrušující výsledek, který nám může velkou měrou napomoci porozumět povaze skupenství spinových kapalin."

Balents dodává, že současné výsledky ještě budou muset být potvrzeny další výzkumnou činností, ale již nyní připouští, že „měření jsou bezpochyby zajímavá a je důležité, že k nim došlo. Doufám, že v důsledku toho v budoucnosti dojde k dalšímu rozšiřování rozsahu frekvence a magnetického pole."