美国俄勒冈州立大学Mas Subramanian率领的研究团队开发出新材料锂锇氧化物,其晶体结构可以保持量子自旋液体,是量子计算研究领域的重要进展。
锂锇氧化物中的锇原子形成一种蜂窝状晶格,产生一种称为“磁阻挫”(magnetic frustration)的现象,如凝聚态物理理论家预测,这种现象可能导致量子自旋液体。
在永磁体中,电子以对齐的方式自旋,即它们都以相同的方向旋转。但在受挫的磁铁中,原子排列使得电子自旋不能实现有序排列,而处于不断波动的状态,类似于离子如何出现在液体中。
研究人员发现锇锂氧化物即使在冻结到接近绝对零度时也没有磁有序的证据,表明该化合物可能存在潜在的量子自旋液态。新发现扩大了量子自旋液体材料的范围,可能会改变处理和存储数据的方式。
量子自旋液体现象只在很少的无机材料中被检测到,如一些含有铱的材料。锇在元素周期表中与铱紧邻,并具有形成能够维持量子自旋液态化合物的所有合适特征。这种化合物是第一种含锇的蜂窝状结构材料,预计未来将受到更多关注。研究团队下一步将探索用锇创建各种完美有序的晶体结构。
相关研究工作发表在Scientific Reports(文章标题:Local Moment Instability of Os in Honeycomb Li2.15Os0.85O3)。