Les antiferromagnétiques contiennent des réseaux ordonnés d'atomes et de molécules, dont les moments magnétiques sont toujours orientés dans des directions exactement opposées à celles de leurs voisins. Ces matériaux sont amenés à passer à d'autres, états quantiques de la matière plus désordonnés, ou 'phases, ' par les fluctuations quantiques de leurs atomes et molécules - mais jusqu'à présent, la nature précise de ce processus n'a pas été pleinement explorée. Grâce à de nouvelles recherches publiées dans EPJ B , Yoshihiro Nishiyama de l'Université d'Okayama au Japon a découvert que la nature de la limite à laquelle cette transition se produit dépend de la géométrie de l'agencement du réseau d'un antiferromagnétique.

La découverte de Nishiyama pourrait permettre aux physiciens d'appliquer des antiferromagnétiques dans une plus grande variété de contextes au sein de la physique des matériaux et quantique. Ses calculs portaient sur la « fidélité » des matériaux, qui se réfère dans ce cas au degré de chevauchement entre les états fondamentaux de leurs composants de réseau en interaction. Par ailleurs, la fidélité « susceptibilité » décrit le degré auquel ce chevauchement est influencé par un champ magnétique appliqué. Puisque la susceptibilité est déterminée par les fluctuations quantiques, il peut être exprimé dans le langage de la mécanique statistique, décrivant comment des observations macroscopiques peuvent résulter des influences combinées de nombreuses vibrations microscopiques. Cela en fait une sonde utile pour savoir comment les transitions de phase antiferromagnétiques sont entraînées par les fluctuations quantiques.

En utilisant des techniques mathématiques avancées, Nishiyama a calculé comment la susceptibilité est affectée par les champs magnétiques « imaginaires » qui n'influencent pas le monde physique, mais sont cruciales pour décrire la mécanique statistique des transitions de phase. En appliquant cette technique à un antiferromagnétique disposé en treillis en nid d'abeille, il a révélé que la transition entre ordonnée, moments magnétiques anti-alignés, et un état de désordre, se produit à travers une frontière avec une forme différente de celle associée à la même transition dans un réseau carré. En clarifiant comment la disposition géométrique des composants du réseau a une influence subtile sur ce point de transition, Les travaux de Nishiyama pourraient faire progresser la compréhension des physiciens de la mécanique statistique des antiferromagnétiques.