Fyzici objevili novou fázi hmoty, nazývaní „Half Ice, Half Fire“, která by mohla otevřít dveře novým pokrokům v polích, jako je kvantové výpočetní techniky.
Nová fáze kombinuje řadu „nahoru“ otočení elektronů v atomu, které jsou vysoce uspořádány a označovány jako chladné cykly, s řadou „dolů“ otočení, které jsou vysoce narušené a označovány jako horké cykly – půjčování fáze jeho přezdívky, „poloviční led, polovina ohně“.
„Poloviční led, polovina ohně“ je významný objev nejen kvůli jeho novosti, ale také proto, že může způsobit ostré přepínání mezi fázemi při přiměřených teplotách. Je to dvojče státu „Half Fire, Half Ice“ poprvé pozorované stejným týmem v Brookhaven National Laboratory – fyziky fyziky Weiguo Yin a Alexei TsvelikSpolu s tehdejším stážistou Christopher Roth – v roce 2016.
Podle týmu tyto objevy poskytují nahlédnutí do některých ústředních otázek ve fyzice a vědách materiálů a také postupují schopnost identifikovat nové stavy hmoty s exotickými vlastnostmi a manipulovat s přechodem mezi těmito státy.
„Řešení těchto problémů by mohlo vést k velkému pokroku v technologiích jako kvantové výpočetní techniky a spintroniky, “řekl Yin v prohlášení z Brookhaven National Lab. Tsvelik dodal, že zjištění týmu „mohou otevřít nové dveře k porozumění a kontrole fází a fázových přechodů v některých materiálech“.
Související: Exotický nový stav hmoty objevený vrčením subatomických částic do ultradense krystalu
„Chybí kousky skládačky“
Yin a Tsvelik poprvé objevili „poloviční led, poloviční oheň“, když prováděli výzkum typu magnetického materiálu zvaného ferrimagnet. Ferrimagnety mají populace atomů s protichůdnými magnetickými momenty, ale protože populace jsou nerovnoměrné, zůstává určitá magnetizace.
Specifický ferrimagnet, ve kterém byl pozorován „polovina ledu, polovičního ohně“, je SR3CUIRO6, sloučenina, která se skládá z stroncia, mědi, iridium a kyslíku. Je to stejný materiál, ve kterém tým původně objevil „Poloviční oheň, polovina ledu“, který vyvolali, nebo způsobil, že se vyskytl ve ferrimagnetu, vystavením materiálu externímu magnetické pole. V „Polovičním ohni, poloviční led“ se na měděných místech vyskytovaly horké otočení a měly menší magnetické pohyby, zatímco iridiální místa přinesla studené otočení s větším magnetickým pohybem.
Ačkoli to byl vzrušující objev, Tsvelik připustil, že to byl jen první krok.
„Navzdory našemu rozsáhlému výzkumu jsme stále nevěděli, jak by mohl být tento stát využil,“ řekl. „Chyběli nám kousky hádanky.“
Nyní nedávná práce, v čele s Yinem, odhalila, že „Half Fire, Half Ice“ má skrytý a opačný stav, ve kterém horké a studené otočení zaměřuje pozice. Tým identifikoval extrémně úzký teplotní rozsah, ve kterém dochází k přepínači mezi fázemi, což má slibné důsledky pro řadu polí.
Komerčně by tento druh přepínání ultraSharp fáze mohl vést k pokroku v chladicí technologii. Může být dokonce možné využít samotné fáze jako bity v novém přístupu k kvantovému ukládání informací. „Dveře nových možností jsou nyní široké,“ řekl Yin.
Výzkum týmu do nové fáze byl zveřejněn v časopise Fyzikální kontrolní dopisy v prosinci 2024.
