Une équipe de recherche comprenant le professeur du Georgia Institute of Technology, Martin Mourigal, a utilisé la diffusion des neutrons au Oak Ridge National Laboratory pour étudier l'elpasolite de cuivre, un minéral qui peut être conduit à un état magnétique exotique lorsqu'il est soumis à de très basses températures et à un champ magnétique élevé.

Une meilleure compréhension des moments magnétiques du minéral et des effets de cohérence quantique associés pourrait conduire à de nouvelles applications dans les dispositifs spintroniques et les technologies d'informatique quantique.

« Étudier le comportement des matériaux magnétiques dans des conditions extrêmes telles que des températures très basses et des champs magnétiques élevés est important pour obtenir une meilleure compréhension fondamentale des matériaux quantiques, et rédiger le dictionnaire de base reliant leur structure microscopique à des propriétés à l'échelle humaine, " dit Mourigal.

Pour révéler la structure magnétique du matériau, l'équipe a utilisé les instruments du diffractomètre à poudre neutronique et du spectromètre à trois axes polarisés du réacteur à isotopes à flux élevé de l'ORNL, une installation utilisateur du bureau scientifique du DOE.

Les neutrons sont bien adaptés à l'étude des matériaux magnétiques étant donné leur sensibilité à l'organisation et à la dynamique des spins des électrons à l'échelle microscopique.

"Le but de cette expérience était de comprendre la structure magnétique du matériau en dessous de sa transition de 700 mK [millikelvins], " expliqua Mourigal. " On sait que les spins se parlent, mais nous ne savons pas quel modèle organisé ils choisissent collectivement ni pourquoi. »

Les chercheurs, dirigé par le chef de projet Art Ramirez à l'Université de Californie, Santa Cruz, ont récemment publié les résultats de leur expérience en Physique de la nature . L'échantillon minéral a été synthétisé par Lianyang Dong, étudiant diplômé de la Florida State University.