Истражувачката група за прв пат детектира бран на квантно заплеткување користејќи мерења во реалниот простор.
Триплоните се незгодни ситници. Експериментално, тие се многу тешки за набљудување. И дури и тогаш, истражувачите обично ги спроведуваат тестовите на макроскопски материјали, во кои мерењата се изразуваат како просек низ целиот примерок.
Тоа е местото каде што дизајнерските квантни материјали нудат единствена предност, вели соработникот на Академијата, Роберт Дрост, првиот автор на трудот објавен на 22 август во списанието Physical Review Letters . Овие дизајнерски квантни материјали им дозволуваат на истражувачите да создадат феномени што не се наоѓаат во природните соединенија, што на крајот овозможува реализација на егзотични квантни возбудувања.
Електронски интеракции во квантните материјали
Квантните материјали се управувани од интеракциите помеѓу електроните на микроскопско ниво. Овие електронски корелации доведуваат до необични феномени како суперспроводливост на висока температура или сложени магнетни состојби, а квантните корелации доведуваат до нови електронски состојби.
Во случај на два електрони, постојат две заплеткани состојби познати како единечни и тројни состојби. Снабдувањето со енергија на електронскиот систем може да го возбуди од сингл во тројна состојба. Во некои случаи, ова возбудување може да се шири низ материјал во бран на заплетување познат како триклон. Овие возбудувања не се присутни во конвенционалните магнетни материјали, а нивното мерење остана отворен предизвик кај квантните материјали.
Триплонски експерименти
Во новата студија, тимот користел мали органски молекули за да создаде вештачки квантен материјал со необични магнетни својства. Секоја од молекулите на кобалт-фталоцијанин користени во експериментот содржи два гранични електрони.
„Користејќи многу едноставни молекуларни градежни блокови, можеме да го инженерираме и испитаме овој комплексен квантен магнет на начин каков што досега не бил направен, откривајќи феномени што не се наоѓаат во неговите независни делови“, вели Дрост. „Додека магнетните возбудувања во изолираните атоми веќе долго време се забележани со помош на спектроскопија за скенирање на тунели, тоа никогаш не е постигнато со триплони кои се шират“.
„Ги користиме овие молекули за да ги здружиме електроните, ги пакуваме во тесен простор и ги принудуваме да комуницираат“, продолжува Дрост. „Гледајќи во таква молекула однадвор, ќе ја видиме заедничката физика на двата електрони. Бидејќи нашиот фундаментален градежен блок сега содржи два електрони, наместо еден, гледаме многу поинаков вид на физика“.
Тимот ги следеше магнетните возбудувања најпрво во поединечни молекули на кобалт-фталоцијанин, а подоцна и во поголеми структури како молекуларни синџири и острови. Почнувајќи од многу едноставното и работејќи кон зголемување на сложеноста, истражувачите се надеваат дека ќе го разберат појавното однесување во квантните материјали. Во оваа студија, тимот може да демонстрира дека единечно-тројните возбудувања на нивните градбени блокови можат да поминуваат низ молекуларните мрежи како егзотични магнетни квазичестички познати како триплони.
„Покажуваме дека можеме да создадеме егзотично квантно магнетно возбудување во вештачки материјал. Оваа стратегија покажува дека можеме рационално да дизајнираме платформи за материјали кои отвораат нови можности во квантните технологии“, вели доцент Хозе Ладо, еден од коавторите на студијата, кој ја предводи истражувачката група за Корелирани квантни материјали на Универзитетот во Алто.
Тимот планира да го прошири својот пристап кон посложени градежни блокови за да дизајнира други егзотични магнетни возбудувања и нарачување на квантни материјали. Рационалниот дизајн од едноставни состојки не само што ќе помогне да се разбере сложената физика на корелираните електронски системи, туку и да се воспостават нови платформи за дизајнерски квантни материјали.
