Des chercheurs du Boston College et de Harvard ont créé un matériau insaisissable à structure en nid d'abeille capable de contrecarrer les propriétés magnétiques qu'il contient afin de produire une entité chimique connue sous le nom de "liquide de rotation, " longtemps théorisé comme une passerelle vers les propriétés fluides de l'informatique quantique, selon un nouveau rapport dans le Journal de l'American Chemical Society .

Le premier oxyde métallique d'iridate de cuivre - Cu2IrO3 - est celui où l'ordre magnétique naturel est perturbé, un état connu sous le nom de frustration géométrique, a déclaré Fazel Tafti, professeur adjoint de physique au Boston College, un auteur principal de l'étude, intitulé Cu2IrO3 :un nouvel iridate en nid d'abeilles magnétiquement frustré.

L'iridate de cuivre est un isolant - ses électrons sont immobilisés dans le solide - mais ils peuvent tout de même transporter un moment magnétique appelé "spin". Le transport de tours gratuits dans le matériau permet un flux d'informations quantiques.

Le modèle Kitaïev, proposé en 2006 par le professeur de physique Cal Tech Alexei Kitaev, déclare qu'une structure hexagonale en nid d'abeilles offrait une voie prometteuse à la frustration géométrique et, par conséquent, au liquide de spin quantique.

Seuls deux réseaux en nid d'abeilles ont été développés avec succès pour tenter de remplir le modèle de Kitaev :un iridate de lithium (Li2IrO3) et un iridate de sodium (Na2IrO3). Pourtant, les deux n'ont pas réussi à obtenir un liquide de spin idéal en raison de l'ordre magnétique, dit Tafti, qui a co-écrit l'article avec les chercheurs post-doctoraux du Boston College Mykola Abramchuk et Jason W. Krizan, BC Professeur auxiliaire de chimie et directeur des laboratoires de chimie avancée Kenneth R. Metz, et David C. Bell et Cigdem Ozsoy-Keskinbora de Harvard.

Tafti et son équipe se sont tournés vers le cuivre en raison de sa taille atomique idéale, qui se situe entre le lithium et le sodium. Leurs études en cristallographie aux rayons X ont trouvé des défauts subtils dans les nids d'abeilles formés dans les iridates de lithium et de sodium. L'équipe a échangé du cuivre contre du sodium dans ce que Tafti a appelé une réaction "d'échange" relativement simple. L'effort a produit le premier oxyde de cuivre et d'iridium, dit Tafti.

« Le cuivre est parfaitement adapté à la structure en nid d'abeille, " a déclaré Tafti. " Il n'y a presque pas de distorsion dans la structure en nid d'abeille. "

Une décennie après la prédiction originale du liquide de spin quantique sur un réseau en nid d'abeilles par Kitaev, la jeune équipe de scientifiques du Boston College a réussi à fabriquer un matériau qui correspond presque exactement au modèle Kitaev, dit Tafti.

Le laboratoire de Tafti poursuivra la voie de la chimie "d'échange" pour fabriquer de nouvelles formes de matériaux en nid d'abeille avec des propriétés magnétiques plus exotiques, il a dit.