Международная группа учёных совершила прорыв в изучении необычного состояния материи — квантовой спиновой жидкости. Исследование раскрывает неожиданные свойства молекулярного кристалла β'-EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 (β'-этилтриметилсурьма бис(палладий 1,3-дитиол-2-тион-4,5-дитиолат)). Этот материал известен своим сложным магнитным поведением и уже несколько лет находится на переднем крае исследований квантовых спиновых жидкостей.

Квантовые спиновые жидкости, впервые предложенные нобелевским лауреатом Филипом Андерсоном в 1970-х годах, представляют собой особое состояние материи, в котором спины атомов никогда не приходят в стабильное магнитное состояние даже при температурах, близких к абсолютному нулю. Вместо этого они постоянно флуктуируют и остаются запутанными, создавая своего рода магнитную «жидкость».

Международный коллектив исследователей под руководством профессора Ясуюки Исии из Технологического института Сибаура совместно с учёными из исследовательского кластера RIKEN, лаборатории Резерфорда-Эплтона и Университета Кумамото провёл комплексное исследование молекулярного кристалла со сложной структурой. 

Используя передовые методы электронного спинового резонанса (ESR) и мюонной спиновой ротации (μSR), учёные обнаружили, что спиновая динамика в исследуемом материале демонстрирует квази-одномерное поведение, что противоречит ранее предполагаемому двумерному характеру взаимодействий. Это открытие стало неожиданностью, поскольку двумерная структура материала предполагала соответствующую размерность спиновой динамики.

«Уникальные свойства квантовых спиновых жидкостей имеют потенциал для будущих применений в технологиях следующего поколения, таких как квантовые компьютеры и спинтронные устройства. Настоящее исследование является важным шагом к этому фундаменту и откроет путь для будущих технологических инноваций», — отмечает соавтор исследования Юго Осима.

Несмотря на открытия, остаются вопросы о точном механизме размерного сокращения в данном контексте. Исследователи планируют применить свои методы к изучению других кандидатов на роль квантовых спиновых жидкостей, стремясь раскрыть общие правила, управляющие этими материалами.