Berita Magnet 2021: Sifat Magnetisme Sebagai Berputar-Cair – Sebuah studi yang baru diterbitkan memberikan analisis terperinci tentang bagaimana elektron herbertsmithite merespons cahaya, mengungkapkan tanda tangan dalam konduktivitas optik dari keadaan spin-cair yang mencerminkan pengaruh magnetisme pada gerakan elektron.
Menggunakan pulsa laser frekuensi rendah, tim peneliti telah melakukan pengukuran pertama yang mengungkapkan karakteristik rinci dari jenis magnet unik yang ditemukan dalam mineral yang disebut herbertsmithite. slot
Dalam materi ini, elemen magnetik terus berfluktuasi, yang mengarah ke keadaan eksotis magnetisme fluida yang disebut “cairan spin kuantum.”
Ini berbeda dengan magnet konvensional, yang ditemukan dalam bahan yang disebut feromagnet — di mana semua gaya magnet sejajar dalam arah yang sama, saling memperkuat — atau antiferromagnet, di mana elemen magnet yang berdekatan sejajar dalam arah yang berlawanan, yang mengarah pada pembatalan total material secara keseluruhan. Medan gaya.
Meskipun keadaan spin-cair sebelumnya telah diamati di herbertsmithite, belum pernah ada analisis terperinci tentang bagaimana elektron material merespons cahaya — kunci untuk menentukan mana dari beberapa teori yang bersaing tentang material yang benar.
Sekarang tim di MIT, Boston College, dan Universitas Harvard telah berhasil melakukan pengukuran ini.
Analisis baru ini dilaporkan dalam sebuah makalah di Physical Review Letters, yang ditulis bersama oleh Nuh Gedik, Profesor Fisika Pengembangan Karir Biedenharn di MIT, mahasiswa pascasarjana Daniel Pilon, postdoc Chun Hung Lui dan empat lainnya.
Pengukuran mereka, menggunakan pulsa laser yang berlangsung hanya sepertriliun detik, mengungkapkan tanda tangan dalam konduktivitas optik dari keadaan spin-cair yang mencerminkan pengaruh magnetisme pada gerakan elektron.
Pengamatan ini mendukung serangkaian prediksi teoretis yang sebelumnya belum pernah ditunjukkan secara eksperimental.
“Kami pikir ini adalah bukti yang bagus,” kata Gedik, “dan ini dapat membantu menyelesaikan perdebatan yang cukup besar dalam penelitian spin-liquid.”
“Para ahli teori telah memberikan sejumlah teori tentang bagaimana keadaan spin-cair dapat terbentuk di herbertsmithite,” jelas Pilon.
“Namun sampai saat ini belum ada eksperimen yang membedakan secara langsung di antara mereka.”
“Kami percaya bahwa percobaan kami telah memberikan bukti langsung pertama untuk realisasi salah satu model teoretis ini dalam herbertsmithite.”
Konsep cairan spin kuantum pertama kali diusulkan pada tahun 1973, tetapi bukti langsung pertama untuk bahan semacam itu hanya ditemukan dalam beberapa tahun terakhir.
Pengukuran baru membantu memperjelas karakteristik mendasar dari sistem eksotis ini, yang dianggap terkait erat dengan asal-usul superkonduktivitas suhu tinggi.
Gedik mengatakan, “Meskipun sulit untuk memprediksi aplikasi potensial apa pun pada tahap ini, penelitian dasar pada fase materi yang tidak biasa ini dapat membantu kita memecahkan beberapa masalah yang sangat rumit dalam fisika, terutama superkonduktivitas suhu tinggi, yang pada akhirnya mungkin mengarah pada aplikasi penting”
Selain itu, Pilon mengatakan, “Pekerjaan ini mungkin juga berguna untuk pengembangan komputasi kuantum.”
Leon Balents, seorang profesor fisika di University of California di Santa Barbara yang tidak terlibat dalam pekerjaan ini, mengatakan, “Jika konduktivitas optik yang diamati dalam pengukuran ini benar-benar intrinsik, ini adalah hasil yang penting dan menarik, yang akan sangat membantu. penting dalam memahami sifat keadaan spin-cair.”
Balents menambahkan bahwa pekerjaan lebih lanjut diperlukan untuk mengkonfirmasi hasil ini, tetapi mengatakan “ini jelas merupakan pengukuran yang menarik dan penting, yang saya harap akan ditindaklanjuti lebih lanjut dengan memperluas rentang frekuensi dan medan magnet di masa depan.”
Pekerjaan ini didukung oleh Departemen Energi AS, dan juga termasuk Young Lee dan Tian-Heng Han dari MIT, David Shrekenhamer dan Willie J. Padilla dari Boston College, dan mahasiswa pascasarjana Alex J. Frenzel dari MIT dan Harvard.
