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5 Aprile 2016
19:08

Quantum spin liquid, ecco il nuovo stato della materia

I ricercatori hanno trovato le prove di un nuovo stato della materia, il Quantum Spin Liquid, che provoca la frazionalizzazione degli elettroni. Ecco come lo hanno scoperto.
A cura di Zeina Ayache
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Un team di ricercatori ha trovato prove di un misterioso stato della materia in un materiale reale, a quanto pare previsto già 40 anni fa. Secondo quanto spiegato, gli scienziati avrebbero misurato le prime firme di queste particelle, conosciute come fermioni o particelle di Majorana, in un materiale di due dimensioni con una struttura simile al grafene. Si chiama quantum spin liquid e si pensa che si nasconda in alcuni materiali magnetici. Le osservazioni riguardanti le sue proprietà, “rottura” degli elettroni in quasiparticelle, rappresenterebbero una grande scoperta all'interno di un materiale reale.

I ricercatori sono riusciti a trovare prove del “quantum spin liquid” nel materiale simile al grafene osservando proprio questa sua proprietà, la frazionalizzazione degli elettroni appunto, in fermioni di Majorana che possono essere utilizzati come “mattoncini” di un computer quantistico che potrebbe essere più veloce di un computer convenzionale e capace di effettuare calcoli mai raggiunti fino ad oggi.

Come si comporta un materiale allo stato QSL?

Partiamo con il dire che in un materiale magnetico, gli elettroni si comportano come piccole barre magnetiche, spiegano i ricercatori. Quando un materiale viene portato a temperature molto basse, i “magneti” si riordinano, ad esempio, in modo che i poli nord magnetici puntino verso la stessa direzione.

In un materiale che contiene questo nuovo stato, per quanto portate a basse temperature, le barre magnetiche non si allineano, ma formano quella che gli scienziati hanno definito una “zuppa di entanglement provocata dalle fluttuazioni di quantum”.

“Fino a poco tempo fa non sapevamo neanche che aspetto avrebbero avuto le impronte sperimentali di un quantum spin liquid” ha dichiarato uno degli autori Dmitry Kovrizhin.

Per riuscire nel loro intento, i ricercatori hanno sfruttato la tecnica dello scattering di neutroni per trovare prove di una frazionalizzazione nel cloruro di rutenio.

Lo studio, intitolato "Proximate Kitaev quantum spin liquid behaviour in a honeycomb magnet", è stato pubblicato su Nature Materials.

[Foto copertina rappresenta l'eccitazione di un liquido di spin su un reticolo a nido d'ape con neutrone – immagine di Genevieve Martin, Oak Ridge National Laboratory]

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