Ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США открыли неизвестную ранее фазу вещества во время изучения образца одномерного ферримагнитного материала. Новая фаза характеризуется уникальной конфигурацией электронных спинов — микроскопических магнитных моментов, направленных вверх и вниз и присущих каждому электрону. Она сочетает в себе упорядоченные «холодные» спины и хаотичные «горячие» спины. Ее прозвали фазой «полулед-полуогонь», пишет Phys.org.
Особенность описанной фазы заключается не только в ее новизне, но и в способности обеспечивать резкое переключение между различными состояниями материала при относительно низких температурах. Подобное свойство открывает перспективы для ее применения в энергетическом секторе и информационно-коммуникационных технологиях, считают физики Вэйго Инь и Алексей Цвелик.
«Обнаружение новых состояний материи с необычными физическими характеристиками и понимание механизмов перехода между ними — ключевые проблемы современной физики конденсированных сред и материаловедения. Решение этих вопросов может способствовать значимым прорывам в таких областях, как квантовые вычисления и спинтроника», — отмечают специалисты.
Согласно разработанной модели, переход между фазами осуществляется в исключительно узком температурном интервале, и Инь с Цвеликом уже предлагают потенциальные варианты применения этого явления в будущем. Так, экстремальное изменение фаз с резкими колебаниями магнитной энтропии, характерное для состояния «полуогня-полульда», может оказаться ценным для развития охлаждающих технологий. Более того, это свойство может стать основой для новых методов квантового хранения информации, где каждая фаза будет представлять отдельный бит данных.
«Теперь наша цель — изучить феномен огня-льда в системах с квантовыми спинами, учитывая дополнительные степени свободы, такие как кристаллическая решетка, заряд и орбитальные параметры. Сейчас перед нами открывается целый мир новых возможностей», — заключают эксперты.
Тем временем отечественные физики описали новые свойства электронов. Открытие может значительно повлиять на развитие квантовой электродинамики и технологий будущего.
