ครึ่งน้ำแข็งครึ่งไฟไม่ชอบค่อนข้างเท่ (หรือร้อน!) เช่นนี้
เครดิตภาพ: glavbooh/shutterstock.com
น้อยกว่าทศวรรษที่ผ่านมานักวิจัยพบขั้นตอนที่แปลกประหลาดของสสารที่อิเล็กตรอนของสารประกอบเฉพาะจะทำงานในสองขั้นตอนที่แตกต่างกันมาก บางคนมีสปินที่มีการจัดระเบียบอย่างดีในขณะที่คนอื่น ๆ ยุ่งเหยิงอย่างสมบูรณ์ พวกเขาเรียกสิ่งนี้ว่า“ ครึ่งไฟครึ่งน้ำแข็ง” ตอนนี้นักวิจัยพบว่าภายใต้เงื่อนไขที่เฉพาะเจาะจงอย่างมากซึ่งเป็นรูปแบบของรัฐตรงข้าม
วัสดุที่อยากรู้อยากเห็นซึ่งพวกเขาทำการค้นพบนี้เรียกว่า SR3Cuiro6 ซึ่งเป็นสารประกอบแม่เหล็กของสตรอนเทียมทองแดงอิริเดียมและออกซิเจน ในปี 2559 เมื่อศึกษาวัสดุนี้ Alexei Tsvelik และ Weiguo Yin จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven ได้ค้นพบขั้นตอนที่แปลกประหลาดของสสารในอุณหภูมิที่แน่นอนและภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก
อิเล็กตรอนมีคุณสมบัติที่เรียกว่าสปินซึ่งคล้ายกับโมเมนตัมเชิงมุมเช่นเดียวกับการหมุน พวกเขาสามารถชี้ไปในทิศทางที่เฉพาะเจาะจงหรือในการสุ่ม แต่ในสถานะนี้ - "ไฟครึ่งน้ำแข็งครึ่ง" - ไซต์ที่อะตอมทองแดงมีสปินที่ไม่เป็นระเบียบในขณะที่อยู่ในไซต์อิริเดียมสปินจะถูกสั่งอย่างเต็มที่
ตอนนี้ทีมได้ค้นพบว่า ณ จุดที่เฉพาะเจาะจงมากรัฐเปลี่ยนจากไฟและน้ำแข็งเป็นน้ำแข็งและไฟ ไซต์ทองแดงกลายเป็น "แช่แข็ง" ในขณะที่ไซต์อิริเดียมกลายเป็น "ร้อน" ด้วยการหมุนแบบสุ่ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสลับระหว่างทั้งสองรัฐนั้นคมชัดมากและทีมคิดว่าสิ่งนี้อาจมีแอพพลิเคชั่นที่น่าตื่นเต้น
กราฟที่แสดงการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็ก (H) หรืออุณหภูมิ (t) เพื่อไปยังสถานะที่แปลกประหลาด
เครดิตภาพ: ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven
"การค้นหาสถานะใหม่ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่แปลกใหม่ - และความสามารถในการเข้าใจและควบคุมการเปลี่ยนแปลงระหว่างรัฐเหล่านั้น - เป็นปัญหาสำคัญในด้านฟิสิกส์สสารและวัสดุด้านวัสดุ" หยินกล่าวใน Aคำแถลง- "การแก้ปัญหาเหล่านั้นอาจนำไปสู่ความก้าวหน้าที่ยอดเยี่ยมในเทคโนโลยีเช่นการคำนวณควอนตัมและสปินโทนิก"
“ เราแนะนำว่าการค้นพบของเราอาจเปิดประตูใหม่เพื่อทำความเข้าใจและควบคุมขั้นตอนและการเปลี่ยนเฟสในวัสดุบางอย่าง” Tsvelik กล่าวเสริม
ทีมเชื่อว่าแอพพลิเคชั่นที่น่าสนใจสามารถทำได้ในเทคโนโลยีการทำความเย็นขั้นสูง แต่ความคมชัดของการเปลี่ยนแปลงเฟสสามารถนำไปใช้ได้เทคโนโลยีสารสนเทศ - ตัวอย่างเช่นเป็นรูปแบบของการจัดเก็บ แทนที่จะเป็น 0 และ 1s คุณอาจมีไฟ/น้ำแข็งหรือน้ำแข็ง/ไฟ
“ ต่อไปเราจะสำรวจปรากฏการณ์น้ำแข็งดับเพลิงในระบบที่มีสปินควอนตัมและด้วยโครงตาข่ายเพิ่มเติมการชาร์จและการโคจรของอิสระ” หยินกล่าว "ประตูสู่ความเป็นไปได้ใหม่เปิดกว้างแล้ว"
การศึกษาถูกตีพิมพ์ในวารสารจดหมายทบทวนทางกายภาพ-
