Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Offbeat

Bahan kandidat baru untuk cairan spin kuantum – ScienceDaily


Pada tahun 1973, fisikawan dan kemudian pemenang Nobel, Philip W. Anderson, mengusulkan keadaan materi yang aneh: cairan spin kuantum (QSL). Tidak seperti cairan sehari-hari yang kita ketahui, QSL sebenarnya ada hubungannya dengan magnet – dan magnet ada hubungannya dengan spin.

Putaran elektron yang tidak teratur menghasilkan QSL

Apa yang membuat magnet? Itu adalah misteri yang bertahan lama, tetapi hari ini kita akhirnya tahu bahwa magnet muncul dari sifat khusus partikel sub-atom, seperti elektron. Properti itu disebut “spin,” dan cara terbaik – namun sangat tidak memadai – untuk menganggapnya seperti mainan anak-anak yang berputar-putar.

Apa yang penting untuk magnetisme adalah bahwa spin mengubah setiap miliaran elektron material menjadi magnet kecil dengan “arah” magnetnya sendiri (pikirkan kutub utara dan selatan magnet). Tetapi spin elektron tidak terisolasi; mereka berinteraksi satu sama lain dengan cara yang berbeda sampai mereka stabil untuk membentuk berbagai keadaan magnet, dengan demikian memberikan material yang mereka miliki kepada sifat magnet.

Dalam magnet konvensional, putaran yang berinteraksi menjadi stabil, dan arah magnet setiap elektron sejajar. Ini menghasilkan formasi yang stabil.

Tapi dalam apa yang dikenal sebagai magnet “frustasi”, spin elektron tidak bisa stabil ke arah yang sama. Sebaliknya, mereka terus-menerus berfluktuasi seperti cairan – karena itu dinamakan “cairan spin kuantum”.

Cairan Quantum Spin dalam teknologi masa depan

Yang menarik tentang QSL adalah bahwa QSL dapat digunakan di sejumlah aplikasi. Karena mereka datang dalam varietas yang berbeda dengan sifat yang berbeda, QSL dapat digunakan dalam komputasi kuantum, telekomunikasi, superkonduktor, spintronik (variasi elektronik yang menggunakan spin elektron daripada arus), dan sejumlah teknologi berbasis kuantum lainnya.

Tetapi sebelum mengeksploitasinya, pertama-tama kita harus mendapatkan pemahaman yang kuat tentang status QSL. Untuk melakukan ini, para ilmuwan harus menemukan cara untuk menghasilkan QSL sesuai permintaan – tugas yang sejauh ini terbukti sulit, dengan hanya sedikit materi yang ditawarkan sebagai kandidat QSL.

Bahan yang kompleks mungkin bisa memecahkan masalah yang kompleks

Menerbitkan dalam PNAS, ilmuwan yang dipimpin oleh Péter Szirmai dan Bálint Náfrádi di lab László Forró di Sekolah Ilmu Pengetahuan Dasar EPFL telah berhasil menghasilkan dan mempelajari QSL dalam materi yang sangat orisinal yang dikenal sebagai EDT-BCO. Sistem dirancang dan disintesis oleh kelompok Patrick Batail di Université d’Angers (CNRS).

Struktur EDT-BCO inilah yang memungkinkan terciptanya QSL. Elektron berputar dalam EDT-BCO membentuk dimer yang tersusun segitiga, masing-masing memiliki momen magnet spin-1/2 yang berarti bahwa elektron harus berputar penuh dua kali untuk kembali ke konfigurasi awalnya. Lapisan dimer spin-1/2 dipisahkan oleh sublattice anion karboksilat yang berpusat oleh bisiklooktana kiral. Anion disebut “rotor” karena memiliki derajat kebebasan konformasi dan rotasi.

Komponen rotor yang unik dalam sistem magnet membuat material menjadi istimewa di antara kandidat QSL, yang merepresentasikan keluarga material baru. “Gangguan halus yang dipicu oleh komponen rotor memperkenalkan pegangan baru pada sistem putaran,” kata Szirmai.

Para ilmuwan dan kolaborator mereka menggunakan banyak metode untuk mengeksplorasi EDT-BCO sebagai kandidat material QSL: kalkulasi teori fungsional kerapatan, pengukuran resonansi spin elektron frekuensi tinggi (merek dagang lab Forró), resonansi magnetik nuklir, dan spektroskopi spin muon . Semua teknik ini mengeksplorasi sifat magnet EDT-BCO dari berbagai sudut.

Semua teknik menegaskan tidak adanya orde magnet jarak jauh dan munculnya QSL. Singkatnya, EDT-BCO secara resmi bergabung dengan jajaran terbatas materi QSL dan membawa kita selangkah lebih maju ke dalam teknologi generasi berikutnya. Seperti yang dikatakan Bálint Náfrádi: “Di luar demonstrasi luar biasa dari status QSL, pekerjaan kami sangat relevan, karena menyediakan alat untuk memperoleh bahan QSL tambahan melalui molekul rotor fungsional yang dirancang khusus.”

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Institut Teknologi Federal di Lausanne. Asli ditulis oleh Sarah Perrin. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Hongkong Prize