Reproducir una banda sonora diferente es, físicamente hablando, sólo un cambio mínimo en el espectro de vibración, pero su impacto en la pista de baile es dramático. La gente anhela este pequeño detonante y, a medida que una salsa se transforma en un tango, surgen patrones colectivos completamente diferentes.
Los electrones de los metales tienden a mostrar un solo comportamiento a temperatura cero, cuando se apaga toda la energía cinética. Es necesario frustrar la interacción electrónica para romper el dominio de un orden electrónico particular y permitir múltiples configuraciones posibles. Resultados recientes publicados en Nature Physics en las redes kagome sugieren que esta red triangular es bastante efectiva para hacerlo.
Nombrado así por el patrón tejido japonés de cestas de bambú, un enrejado kagome bidimensional (2D) está construido por una serie de triángulos que comparten esquinas. Cuando cada esquina está ocupada con momentos magnéticos con correlaciones antiferromagnéticas, las interacciones del vecino más cercano favorecen los espines antialineados.
Por lo tanto, el sistema se frustra geométricamente hasta alcanzar un estado ordenado magnéticamente, normalmente denominado frustración magnética. A finales de la década de 1980, se demostró que la red antiferromagnética Kagome puede ser el sistema magnético 2D más frustrado que se pueda construir.
Un grupo particular de superconductores kagome ha suscitado recientemente un intenso debate científico, con una serie de estudios que revelan propiedades aparentemente contradictorias en estos materiales.
Ahora, un equipo de investigación internacional dirigido por científicos del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia (MPSD) en Alemania ha logrado investigar un miembro de este grupo de materiales kagome sin perturbaciones externas, un paso crucial para comprender su naturaleza intrínseca. estado fundamental electrónico.
Cuando las redes kagome 2D se combinan en metales 3D, estos llamados metales kagome se convierten en un rico banco de pruebas para explorar la interacción entre excitaciones topológicas no triviales y fuertes correlaciones electrónicas. Además, la fuerte frustración geométrica impide que se establezcan los órdenes electrónicos, ya que múltiples estados fundamentales posibles son casi energéticamente degenerados, lo que significa que existen dos o más estados fundamentales electrónicos posibles que son casi energéticamente equivalentes.
Con la escala de energía del sistema normalizada aún más por las correlaciones electrónicas, los metales kagome a menudo muestran un orden electrónico entrelazado, ya que incluso perturbaciones insignificantes modifican drásticamente sus propiedades físicas.
Debido a su composición estructural y frustraciones magnéticas, las propiedades de los materiales kagome reaccionan muy fuertemente incluso ante perturbaciones aparentemente menores. Esta extrema capacidad de sintonización ha sido claramente ejemplificada por los recientes avances en un grupo de superconductores kagome, AV3. SB5 . Estos materiales muestran ordenamientos electrónicos en alrededor de 100 Kelvin Celsius y un estado fundamental superconductor con una temperatura crítica de ~ 3 K.
Más allá de esto, una impresionante serie de experimentos ha demostrado que "algo más" está sucediendo en este material, a menudo asociado con una temperatura inicial de T'~ 30 K. Los científicos están tratando de comprender la naturaleza de estos cambios y por qué ocurren. Hasta ahora, los resultados de la investigación han sido abiertamente contradictorios y muy debatidos.
En su trabajo publicado recientemente, los investigadores han demostrado que este estado, a primera vista contradictorio, de la literatura es una característica, no un error. Es una consecuencia directa del estado fundamental no convencional de AV3 SB5 , que presenta múltiples pedidos electrónicos entrelazados. Por lo tanto, las perturbaciones externas, como la tensión o el campo magnético, pueden sacar al sistema de su estado fundamental intrínseco, lo que lleva a observaciones experimentales controvertidas.
Para identificar el estado fundamental electrónico inherente sin perturbaciones, desarrollaron un nuevo enfoque sin tensiones basado en la técnica del haz de iones enfocado para aislar AV3 SB5 de perturbaciones como la tensión diferencial térmica.
Estos avances técnicos permitieron al equipo revelar sin ambigüedades el estado fundamental electrónico intrínseco, así como su drástica respuesta a las perturbaciones externas en estos superconductores kagome. Su trabajo proporciona una imagen unificadora del controvertido orden de carga en Kagome Metals.
Las órdenes electrónicas fáciles de manipular en los metales kagome resaltan la necesidad de control de materiales a escala microscópica para identificar rupturas de simetría emergentes en materiales cuánticos. También señalan el apasionante camino hacia la electrónica del futuro.
Dado que las perturbaciones necesarias para alterar el estado fundamental electrónico son extremadamente pequeñas, el estudio ofrece información importante para las propuestas de larga data de aplicaciones electrónicas no triviales basadas en inestabilidades electrónicas en materiales cuánticos. Claramente, los electrones aprenden a bailar al ritmo de muchas melodías en las estructuras kagome.
Más información: Chunyu Guo et al, Orden correlacionado en el punto de inflexión en el metal kagome CsV3 SB5 , Física de la Naturaleza (2024). DOI:10.1038/s41567-023-02374-z
Proporcionado por la Sociedad Max Planck
