Skip to content
Home » Een nieuwe toolbox voor het ophelderen van toekomstige kwantummaterialen

Een nieuwe toolbox voor het ophelderen van toekomstige kwantummaterialen

    Een nieuwe toolbox voor het ophelderen van toekomstige kwantummaterialen
    Dynamiek in eendimensionale spinketens nieuw opgehelderd

    De gegevens van neutronenverstrooiing (links) geven informatie over geabsorbeerde energieën in de reciproke ruimte. Met de nieuwe evaluatie was het mogelijk om uitspraken te doen over nieuwe magnetische toestanden en hun temporele ontwikkeling in de reële ruimte (rechts). De kleuren blauw en rood geven de twee tegengestelde draairichtingen aan. Krediet: HZB/ORNL

    Neutronenverstrooiing wordt beschouwd als de voorkeursmethode voor het onderzoeken van magnetische structuren en excitaties in kwantummaterialen. Nu heeft de evaluatie van meetgegevens uit de jaren 2000 met nieuwe methoden voor het eerst veel diepere inzichten opgeleverd in een modelsysteem: de 1D Heisenberg-spinketens. Een nieuwe toolbox voor het ophelderen van toekomstige kwantummaterialen is bereikt.


    Kaliumkoperfluoride (KCuF3 ) wordt beschouwd als het eenvoudigste modelmateriaal voor het realiseren van de zogenaamde Heisenberg-kwantumspinketen: de spins interageren antiferromagnetisch met hun buren langs een enkele richting (eendimensionaal), beheerst door de wetten van de kwantumfysica.

    “We hebben enige tijd geleden, toen ik postdoc was, de metingen uitgevoerd op dit eenvoudige modelmateriaal bij de ISIS-spallation-neutronenbron en we publiceerden onze resultaten in 2005, 2013 en opnieuw in 2021, waarbij we elke keer dat ze beschikbaar kwamen, vergeleken werden met nieuwe theorieën. ” zegt prof. Bella Lake, hoofd van het HZB Instituut Quantum Phenomena in Novel Materials. Nu met nieuwe en uitgebreide methoden, heeft een team onder leiding van Prof. Alan Tennant en Dr. Allen Scheie is erin geslaagd om aanzienlijk dieper inzicht te krijgen in de interacties tussen de spins en hun ruimtelijke en temporele evolutie.

    Dynamiek als een wake

    “Met neutronenverstrooiing duw je een soort spin zodat deze omslaat. Dit creëert een dynamiek, zoals een kielzog wanneer een schip door water vaart, wat gevolgen kan hebben voor zijn buren en hun buren”, legt Tennant uit.

    “Gegevens over neutronenverstrooiing worden gemeten als een functie van energie en golfvector”, zegt Scheie. “Onze doorbraak was om de ruimtelijke en temporele ontwikkeling van de spins in kaart te brengen met behulp van wiskundige methoden zoals een back-Fourier-transformatie.” In combinatie met andere theoretische methoden verzamelden de natuurkundigen informatie over interacties tussen de spintoestanden en hun duur en bereik, evenals inzichten in de zogenaamde kwantumcoherentie.

    Het werk demonstreert een nieuwe gereedschapskist voor de analyse van neutronenverstrooiingsgegevens en zou een dieper begrip kunnen bevorderen van kwantummaterialen die relevant zijn voor technologisch gebruik.


    Toekomstige informatietechnologieën: 3D-kwantumspinvloeistof onthuld


    Informatie:
    A. Scheie et al, Quantum wake dynamics in Heisenberg antiferromagnetische ketens, Natuurcommunicatie (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33571-8

    Geleverd door Helmholtz Vereniging van Duitse onderzoekscentra

    citaten: Dynamiek in eendimensionale spinketens: een nieuwe toolbox voor het ophelderen van toekomstige kwantummaterialen (2022, 3 oktober), opgehaald op 3 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-dynamics-one-dimensional-chains- toolbox-elucidating.html

    Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.