Jie Ma, ancien chercheur postdoctoral de l'ORNL maintenant à l'Université Jiao Tong de Shanghai en Chine, utilise l'instrument HB-3A de HFIR pour étudier l'ordre de spin dans un matériau d'oxyde afin de produire les premières images 3D de ses configurations de spin. Ces informations permettront aux chercheurs d'explorer plus en détail les propriétés magnétiques du matériau, étendre le royaume du spin quantique, et fournir une compréhension qui pourrait être appliquée aux futures technologies informatiques et appareils portables. Crédit :ORNL/Geneviève Martin
Jie Ma, un professeur de l'Université Jiao Tong de Shanghai en Chine, utilise des neutrons à l'Oak Ridge National Laboratory's High Flux Isotope Reactor pour découvrir une image tridimensionnelle du réseau magnétique d'un matériau d'oxyde (Ba
Pour son expérience, Ma utilise le diffractomètre à quatre cercles de HFIR, ligne de faisceau HB-3A. Il espère mieux comprendre le spin quantique, une propriété unique qui fait que les matériaux imitent les caractéristiques magnétiques, même si la particule ne porte pas de charge.
"Les scientifiques ont recherché des liquides de spin quantique dans des systèmes de faible dimension, tels que le trichlorure de ruthénium à réseau magnétique en nid d'abeilles 2-D récemment rapporté par l'ORNL et nos travaux sur un réseau triangulaire 2-D. Mais, peu de ces systèmes sont idéalement 2-D, sans interactions entre les couches 2D, " a déclaré Ma. "Nous espérons que la nouvelle image révélée dans cette expérience nous donnera une explication plus détaillée de la raison pour laquelle les spins quantiques se comportent comme ils le font."
Les recherches de Ma se concentrent sur les interactions magnétiques entre les couches du matériau plutôt que sur les interactions individuelles sur chaque couche, car elles semblent souvent perturber les spins quantiques dans chaque couche et sont essentielles pour comprendre comment réaliser de vrais liquides de spin quantique.
Dans une expérience précédente, Ma a utilisé des échantillons de poudre pour caractériser la structure du matériau. De façon intéressante, quand il a étudié le matériau dans un échantillon de monocristal à HB-3A, l'instrument a révélé une structure de réseau différente, l'amenant à se demander si les nouveaux résultats indiquaient une différence dans la route vers les états de spin quantique.
"Ce qui est intéressant, c'est que la structure du réseau est différente entre les échantillons de poudre et de monocristaux, " Ma dit. " Nous pensons que si le réseau est un peu différent ici, alors la structure magnétique peut également être différente pour le matériau.
"Parce que nous nous intéressons aux propriétés magnétiques d'un matériau à spins quantiques, les neutrons sont la meilleure technique pour étudier la structure magnétique ou la dynamique magnétique de ce matériau, " ajouta-t-il. " De plus, HFIR est le réacteur de recherche de plus haute puissance au monde, et les instruments à neutrons ici sont vraiment parfaits pour ce que nous voulons faire."
Finalement, une analyse approfondie du spin quantique est nécessaire si les chercheurs souhaitent appliquer une nouvelle compréhension de ces propriétés aux progrès des ordinateurs quantiques, Maman a expliqué.
"Si nous comprenons les propriétés magnétiques qui s'exercent sur des matériaux comme ceux-ci et comment ils se déplacent dans cet espace, alors nous pouvons traduire ces propriétés en technologie de tous les jours."
