Des scientifiques de l'université Rice ont déterminé que l'hexaluminate de magnésium et de cérium, que l'on pensait être un liquide de spin quantique, présente en réalité un état inédit de la matière induit par des forces magnétiques concurrentes. Cette découverte, détaillée dans une étude publiée dans Science Advances, explique l'absence d'ordre magnétique et le continuum d'états énergétiques du matériau grâce à des expériences de diffusion de neutrons. Les chercheurs décrivent cette observation comme une première.
L'hexaluminate de magnésium et de cérium (CeMgAl11O19) a attiré l'attention car il imitait les signes d'un liquide de spin quantique, notamment l'absence d'ordre magnétique et une dispersion d'états à basse énergie. Cependant, une équipe codirigée par Pengcheng Dai de l'université Rice a découvert que ces caractéristiques proviennent d'un équilibre délicat entre des interactions ferromagnétiques et antiferromagnétiques plutôt que de fluctuations quantiques. Le matériau permet aux ions magnétiques d'adopter des arrangements mixtes, créant des états dégénérés qui produisent des données observationnelles similaires à un véritable liquide de spin quantique, mais sans transitions continues entre les états une fois stabilisé près du zéro absolu. La diffusion de neutrons et d'autres mesures ont révélé une frontière inhabituellement faible entre ces comportements magnétiques, permettant une plus grande liberté de mouvement entre les configurations. Bin Gao, co-premier auteur et chercheur scientifique à Rice, a noté : « Le matériau était classé comme un liquide de spin quantique en raison de deux propriétés : l'observation d'un continuum d'états et l'absence d'ordre magnétique. Mais une observation plus attentive a montré que la cause sous-jacente n'était pas une phase liquide de spin quantique. » Tong Chen, également co-premier auteur à Rice, a ajouté : « Ce n'était pas un liquide de spin quantique, et pourtant nous observions ce que nous pensions être des comportements associés à un liquide de spin quantique. » Dai, l'auteur correspondant, l'a qualifié de « nouvel état de la matière que, à notre connaissance, nous sommes les premiers à décrire », soulignant la nécessité d'un examen minutieux des données dans la recherche quantique. Les conclusions ont été soutenues par le département de l'Énergie des États-Unis et d'autres fondations.
