Forskare vid Rice University har fastställt att ceriummagnesiumhexaluminat, som tidigare troddes hysa en kvantspinnvätska, i själva verket uppvisar ett nytt materietillstånd som drivs av konkurrerande magnetiska krafter. Upptäckten, som redovisas i en studie publicerad i Science Advances, förklarar materialets brist på magnetisk ordning och kontinuum av energitillstånd genom neutronspridningsexperiment. Forskare beskriver det som den första observationen av ett sådant fenomen.
Ceriummagnesiumhexaluminat (CeMgAl11O19) väckte uppmärksamhet för att efterlikna tecken på en kvantspinnvätska, inklusive frånvaro av magnetisk ordning och en spridning av lågenergitillstånd. Ett team under ledning av Pengcheng Dai vid Rice University fann dock att dessa egenskaper härrör från en känslig balans mellan ferromagnetiska och antiferromagnetiska interaktioner snarare än kvantfluktuationer. Materialet tillåter magnetiska joner att anta blandade arrangemang, vilket skapar degenererade tillstånd som producerar liknande observationsdata som en sann kvantspinnvätska, men utan pågående övergångar mellan tillstånd när de väl har stabiliserats nära absoluta nollpunkten. Neutronspridning och andra mätningar avslöjade den ovanligt svaga gränsen mellan dessa magnetiska beteenden, vilket möjliggör friare rörelser mellan konfigurationer. Bin Gao, en av studiens försteförfattare och forskare vid Rice, noterade: 'Materialet hade klassificerats som en kvantspinnvätska på grund av två egenskaper: observationen av ett kontinuum av tillstånd och brist på magnetisk ordning. Men en noggrannare observation visade att den underliggande orsaken inte var en kvantspinnvätskefas.' Tong Chen, en annan försteförfattare vid Rice, tillade: 'Det var inte en kvantspinnvätska, men vi observerade vad vi trodde var beteenden associerade med en kvantspinnvätska.' Dai, ansvarig författare, kallade det 'ett nytt materietillstånd som vi, så vitt vi vet, är de första att beskriva', och betonade behovet av noggrann datagranskning inom kvantforskning. Resultaten stöddes av det amerikanska energidepartementet och andra stiftelser.
