नए ‘हाफ-आइस, हाफ-फायर’ के चरण में एक चुंबक में दुबका हुआ पाया गया

SCIENCE/विज्ञानं : 2016 में, अमेरिका में ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी के भौतिक विज्ञानी वीगुओ यिन, क्रिस्टोफर रोथ, और एलेक्सी त्सवेलिक ने पहचान की कि उन्होंने SR3CUIRO6 में स्पिन-स्टेट्स के एक “आधे-आधे, आधे-बर्फ” के चरण के रूप में संदर्भित किया, जो कि हाफ-फॉल्स, हाफ-फॉल्स। दो अलग -अलग संरचनाएं स्वैप व्यवहार करती हैं। खोज के लिए महत्वपूर्ण एक अवधारणा है जिसे हताशा के रूप में संदर्भित किया जाता है, पड़ोसी कणों के बीच बातचीत का वर्णन। पहेली के एक टुकड़े को बदलें, व्यवहार में एक बदलाव एक चरण पारी के रूप में बोर्ड में तरंग हो सकता है।

टीम की आधी आग में, आधा-बर्फ की सामग्री, तांबे परमाणुओं की एक जाली पर इलेक्ट्रॉनों के स्पिन्स को एक इन्फर्नो की टिमटिमाती लपटों की तरह अव्यवस्थित किया जाता है। इरिडियम साइटों के स्थान पर जमे हुए हैं, जिससे उन्हें एक मजबूत चुंबकीय पुल मिलता है। इस गठन को ब्यूज करने के लिए चरण स्थानांतरण के गणितीय मानक के अनुसार असंभव लग रहा था। फिर भी एक महत्वपूर्ण खोज ने टीम को तापमान में एक निश्चित परिवर्तन खोजने के लिए प्रेरित किया है जो पूरे राज्य को चारों ओर से फंसाता है।

यह प्रतिवर्तीता सफलता यिन और त्सेविक की तलाश कर रही थी – क्वांटम सूचना विज्ञान और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के लिए SR3CuiRO6 की क्षमता को अनलॉक करने की कुंजी। “विदेशी भौतिक गुणों के साथ नए राज्यों को ढूंढना – और उन राज्यों के बीच संक्रमण को समझने और नियंत्रित करने में सक्षम होना – संघनित पदार्थ भौतिकी और सामग्री विज्ञान के क्षेत्रों में केंद्रीय समस्याएं हैं,” Yin कहते हैं। “उन समस्याओं को हल करने से क्वांटम कंप्यूटिंग और स्पिनट्रॉनिक्स जैसी तकनीकों में बहुत प्रगति हो सकती है।” चुंबकीय सामग्री कई अलग -अलग रूप ले सकती है। पारंपरिक फेरोमैग्नेटिक सामग्री में, जैसे कि लोहा, उसमें कणों के स्पिन सभी एक ही दिशा में संरेखित होते हैं। एक फेरिमैग्नेट वह है जिसमें दो स्पिन राज्य पाए जाते हैं, जैसे कि SR3Cuiro6।

जैसा कि उनकी 2016 की खोज के 2024 पेपर में रखा गया था, अजीब, आधा आग, आधा बर्फ के चरण को एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र से प्रेरित किया जा सकता है, और यह काफी हड़ताली है। तांबे के स्पिन्स एक अव्यवस्थित सर्वव्यापी में गिर जाते हैं, जबकि इरिडियम स्पिन रेजिमेंट खुद को सैनिकों की तरह ध्यान में रखते हैं। यह बहुत दिलचस्प है, लेकिन अपने आप में बेहद उपयोगी नहीं है। उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटिंग की मूल इकाइयाँ – इलेक्ट्रॉन स्पिन पर आधारित हो सकती हैं, लेकिन उन स्पिन को बाइनरी सिस्टम के विभिन्न मूल्यों को प्रदर्शित करने में सक्षम होने की आवश्यकता है। और ट्यून करने योग्य qubits – जिनके स्पिन में हेरफेर किया जा सकता है – और भी अधिक उपयोगी हैं।

“हमारे व्यापक शोध के बावजूद, हम अभी भी नहीं जानते थे कि इस राज्य का उपयोग कैसे किया जा सकता है, खासकर क्योंकि यह एक सदी के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है कि एक-आयामी इसिंग मॉडल, फेरोमैग्नेटिज्म का एक स्थापित गणितीय मॉडल जो कि आधे आग, आधे-बर्फ की स्थिति का उत्पादन करता है, एक परिमित-तापमान चरण संक्रमण की मेजबानी नहीं करता है,” टीएसवेलिक बताते हैं।

“हम पहेली के टुकड़ों को याद कर रहे थे।” वे टुकड़े टीम के नए काम में एक साथ आए हैं। उन्हें पता चला कि, एक बहुत ही संकीर्ण, परिमित तापमान रेंज के भीतर एक छिपे हुए जुड़वां को आधा आग से, आधा-बर्फ; वह है, आधा-बर्फ, आधा आग, जिसमें तांबा का आदेश दिया जाता है और इरिडियम अव्यवस्था में गिर जाता है। यह सिर्फ छिपे हुए चरणों और उनके संक्रमणों में भविष्य के अनुसंधान के लिए रास्ते नहीं खोलता है; इसका मतलब यह भी है कि चरण परिवर्तन को कसकर नियंत्रित किया जा सकता है, संभावित क्वांटम अनुप्रयोगों के एक पूरे दायरे को खोलना। हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यह यात्रा में सिर्फ एक कदम है। “अगला, हम क्वांटम स्पिन के साथ सिस्टम में फायर-आइस घटना का पता लगाने जा रहे हैं और अतिरिक्त जाली, चार्ज, और स्वतंत्रता की कक्षीय डिग्री के साथ,” यिन कहते हैं। “नई संभावनाओं का दरवाजा अब खुला है।” शोध को भौतिक समीक्षा पत्रों में प्रकाशित किया गया है

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