Un diagramme modélisant des états magnétiques concurrents ou "frustrés" dans des électrons voisins. Les physiciens de la matière condensée utilisent le terme « frustré » pour décrire une sorte d'aimant dans lequel les spins ne parviennent pas à s'aligner dans un ordre magnétique stable. Leurs propriétés uniques sont intéressantes pour le développement de l'informatique quantique et de la supraconductivité à haute température. Crédit :Laboratoire Ames
Le laboratoire Ames du département américain de l'Énergie a découvert et décrit l'existence d'un état de spin électronique désordonné unique dans un métal qui peut fournir une voie unique pour trouver et étudier les aimants frustrés.
Les physiciens de la matière condensée utilisent le terme « frustré » pour décrire une sorte d'aimant dans lequel les spins ne parviennent pas à s'aligner dans un ordre magnétique stable. Dans des aimants parfaitement frustrés appelés liquides de rotation, le magnétisme désordonné de ces matériaux persiste même à très basse température, et leurs propriétés uniques présentent un intérêt pour le développement de l'informatique quantique et de la supraconductivité à haute température.
Les matériaux étudiés pour rechercher cet état magnétique parfaitement frustré sont typiquement des isolants. Mais les chercheurs du laboratoire Ames ont pu définir un état "parfaitement frustré" dans un matériau métallique, CaCo
« Des systèmes parfaitement frustrés, ceux qui ne peuvent vraiment pas résoudre leurs états magnétiques, sont difficiles à trouver en premier lieu, mais encore plus dans un métal, " a déclaré Rob McQueeney, scientifique au laboratoire Ames.
Dans les aimants isolants, les interactions entre les spins qui conduisent à la frustration sont définies par la structure cristalline du réseau, et sont relativement immuables. La découverte de ce métal presque parfaitement frustré offre une nouvelle voie pour bricoler les interactions magnétiques afin d'obtenir une frustration parfaite.
"Ici, on a un petit potard qu'on peut régler. Nous savons que certaines de ces interactions qui conduisent à la frustration sont médiées par des électrons de conduction, et nous pouvons régler un certain nombre de ceux-ci très précisément - peut-être que vous obtenez un supraconducteur, peut-être un autre nouvel état quantique. Il y a beaucoup de promesses là-bas."
La recherche est discutée plus en détail dans l'article "Effective One-Dimensional Coupling in the Highly Frustrated Square-Lattice Itinerant Magnet CaCo2-yAs2, " rédigé par A. Sapkota, B.G. Ueland, V.K. Anand, N.S. Sangeetha, D.L. Abernathy, M.B. Pierre J.L. Niedziela, D.C. Johnston, A. Kreyssig, I.A. Goldman, et R.J. McQueeney; et publié dans Lettres d'examen physique .
