Los científicos de Boson College y Harvard recurrieron al cobre para crear un iridato único en su tipo, Cu2IrO3, donde se interrumpe el orden magnético natural. un estado conocido como frustración geométrica. Crédito:Boston College
Investigadores de Boston College y Harvard han creado un material con estructura de panal de abejas escurridizo capaz de frustrar las propiedades magnéticas que contiene para producir una entidad química conocida como "líquido de espín". "teorizado durante mucho tiempo como una puerta de entrada a las propiedades de flujo libre de la computación cuántica, según un nuevo informe en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .
El primer óxido metálico de iridato de cobre de su tipo, Cu2IrO3, es uno en el que se interrumpe el orden magnético natural, un estado conocido como frustración geométrica, dijo el profesor asistente de física de Boston College, Fazel Tafti, un autor principal del estudio, titulado Cu2IrO3:un nuevo iridato en forma de panal magnéticamente frustrado.
El iridato de cobre es un aislante (sus electrones están inmovilizados en el sólido) pero aún pueden transportar un momento magnético conocido como "espín". El transporte de giros gratis en el material permite un flujo de información cuántica.
El modelo Kitaev, propuesto en 2006 por el profesor de física de Cal Tech Alexei Kitaev, afirma que una estructura de panal hexagonal ofrecía una ruta prometedora hacia la frustración geométrica y, por lo tanto, al líquido de giro cuántico.
Solo se han desarrollado con éxito dos celosías de panal en un intento de cumplir con el modelo de Kitaev:un iridato de litio (Li2IrO3) y un iridato de sodio (Na2IrO3). Sin embargo, ambos no lograron un líquido de giro ideal debido al orden magnético, dijo Tafti, quien fue coautor del artículo con los investigadores postdoctorales del Boston College Mykola Abramchuk y Jason W. Krizan, Profesor Adjunto de Química de BC y Director de Laboratorios de Química Avanzada Kenneth R. Metz, y David C. Bell y Cigdem Ozsoy-Keskinbora de Harvard.
Tafti y su equipo recurrieron al cobre debido a su tamaño atómico ideal, que se encuentra entre el litio y el sodio. Sus estudios en cristalografía de rayos X encontraron defectos sutiles en los panales formados en los iridatos de litio y sodio. El equipo intercambió cobre por sodio en lo que Tafti denominó una reacción de "intercambio" relativamente simple. El esfuerzo produjo el primer óxido de cobre e iridio, Dijo Tafti.
"El cobre es ideal para la estructura de panal, ", dijo Tafti." Casi no hay distorsión en la estructura de panal ".
Una década después de la predicción original del líquido de espín cuántico en una red de panal de Kitaev, el joven equipo de científicos del Boston College logró hacer un material que corresponde casi exactamente al modelo de Kitaev, Dijo Tafti.
El laboratorio de Tafti seguirá el camino de la química de "intercambio" para crear nuevas formas de materiales en forma de panal con propiedades magnéticas más exóticas. él dijo.