Une équipe de recherche internationale dirigée par le professeur Dr. Annie Powell, chimiste au Karlsruhe Institute of Technology (KIT), et le professeur Dr Jürgen Schnack, un physicien à l'université de Bielefeld, a synthétisé une nouvelle molécule magnétique. L'équipe a signalé le plus grand spin à l'état fondamental jamais atteint. Il publie ses nouvelles découvertes aujourd'hui (26.02.2018) dans la nouvelle revue partenaire Nature Matériaux quantiques npj .

Chaque électron possède un moment angulaire intrinsèque en mécanique quantique, aussi appelé rotation. La nouvelle molécule magnétique modélisée à l'Université de Bielefeld et synthétisée au KIT révèle un spin dans son état fondamental aussi grand que celui de 120 électrons combinés. Cela en fait le plus grand spin jamais observé dans une seule molécule. Les molécules magnétiques sont des molécules contenant des ions magnétiques tels que le fer ou le gadolinium. Les chercheurs rapportent la synthèse de Fe dix Dieu dix . Il a la structure géométrique d'un tore.

Les scientifiques du projet de recherche interdisciplinaire ont découvert une transition de phase dite quantique qui influence fortement la propriété de la molécule. Dans les transitions de phase quantiques, substances changent fondamentalement leur comportement aux points critiques quantiques. Un exemple de transition de phase « classique » est celui de l'ébullition de l'eau lorsqu'elle passe une certaine température. Les transitions de phase quantiques se produisent à une température de zéro absolu. Dans le Fe nouvellement synthétisé dix Dieu dix molécule, dix, 000 états sont dégénérés au point critique. Cela signifie qu'ils ont la même énergie. Sur cette surface énergétique absolument plate, il est possible de basculer entre les états individuels sans utiliser d'énergie. Dans une telle situation, l'entropie des quantités thermodynamiques adopte des valeurs géantes. "C'est comme si tu te tenais au sommet d'une haute montagne pointue, " explique Annie Powell. " Une petite modification des paramètres externes, par exemple, à la pression, suffit pour qu'il descende immédiatement en flèche." Par conséquent, les recherches futures examineront comment la pression externe peut être utilisée pour conduire la molécule Fe dix Dieu dix au-delà du point critique quantique.