Ученые геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова успешно разработали новый материал, который может иметь значительное значение для развития квантовых технологий.
В свете быстрого развития информационных технологий, появляется необходимость создания новых материалов с квантовыми свойствами, таких как топологические изоляторы, низкоразмерные магнетики и сверхпроводники.
В настоящее время сверхпроводящие материалы являются основой для развития квантовых технологий, однако их использование ограничено необходимостью поддержания очень низких температур. В то же время, низкоразмерные магнетики могут быть применимы в обычных комнатных условиях.
Ученые использовали гидротермальный синтез, который является имитацией процесса образования природных минералов, для создания нового материала. При этом они синтезировали монокристаллы материала, аналогичного редкому минералу намибиту, который был открыт в 1981 году в Намибии и назван в честь пустыни Намиб.
Особенностью кристаллической структуры намибита является наличие цепочек, состоящих из связанных ребрами медь-кислородных октаэдров, разделенных магнитно инертными катионами висмута. Такая структура предполагает возможность существования спиновой запутанности между ионами меди.
Ученые провели теоретические и экспериментальные исследования синтетического намибита при низких температурах и в сильных магнитных полях. Изучение магнитной восприимчивости и теплоемкости, а также резонансных характеристик, вместе с теоретическими расчетами параметров обменных взаимодействий между катионами меди в цепочке, показали, что аналог минерала намибита обладает свойствами, характерными для систем со спин-жидкостным поведением.
В таком квантовом состоянии спины атомов находятся в постоянном движении и не переходят в упорядоченное состояние даже при очень низких температурах, что противоречит законам термодинамики.
«Синтетический намибит не показывает перехода в магнитно-упорядоченное состояние вплоть до температуры 2 К, несмотря на наличие сильных антиферромагнитных взаимодействий в системе», – заключил заведующий кафедрой физики низких температур и сверхпроводимости, профессор А.Н. Васильев.