Учёные нашли доказательства квантового спинового состояния в кагоме

Учёные из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета сообщили о наблюдении квантового спинового состояния в новом кагоме‑материале, полученном на основе Zn‑барлоуита. Статья с результатами опубликована в журнале Nature Physics. Авторы полагают, что их данные приближают физиков к надёжному экспериментальному подтверждению квантовой спиновой жидкости в твёрдом теле.

Квантовые спиновые жидкости относятся к экзотическим фазам вещества. В них спины электронов не фиксируются в статическом порядке даже при температуре, близкой к абсолютному нулю, а продолжают хаотично флуктуировать, оставаясь при этом сильно квантово запутанными. Теоретически такие состояния давно связывали с треугольными и кагоме‑решётками, где геометрическое фрустрирование препятствует обычному магнитному упорядочению.

Команда Янга С. Ли синтезировала высококачественные кристаллы Zn‑барлоуита с кагоме‑слоями и охладила их до крайне низких температур. Для изучения магнитных возбуждений использовали метод неупругого нейтронного рассеяния высокого разрешения. Нейтроны, проникая глубоко в образец, рассеиваются на спинах в активных кагоме‑слоях, что позволяет восстановить спектр возбуждений и сопоставить его с расчётами для квантовых спиновых жидкостей.

Анализ показал, что вместо дискретных магнонных мод, характерных для обычных магнитов, в Zn‑барлоуите наблюдается континуум возбуждений, интерпретируемый как спиноны — фракционализированные носители спина. Подобные особенности ранее фиксировали и в гербертсмитите, другом кагоме‑материале. Совпадение спектров указывает на универсальность квантового спинового жидкого состояния в разных соединениях с кагоме‑решёткой.

По словам Янга С. Ли, одна из ключевых задач направления — получить общепризнанные экспериментальные доказательства основного состояния квантовой спиновой жидкости хотя бы в одном материале. Представленные данные по Zn‑барлоуиту рассматриваются как важный вклад в достижение этого консенсуса. Понимание природы квантовых спиновых жидкостей, отмечают авторы, в перспективе может оказаться полезным для разработки новых платформ квантовых вычислений и устойчивого хранения квантовой информации.

Читайте также:

• Эксперт рассказала, кто в РФ сможет выйти на пенсию в 2026 году
• Банкам начнут увеличивать штрафы за нарушение прав потребителей финансовых услуг
• Как проверить штраф по УИН в онлайн формате и не пропустить срок оплаты
• Штрафы за выход на тонкий лёд могут ввести в регионе России
• Когда придет пенсия в январе 2026 года: график выплат опубликован