全新磁性材料展現量子自旋液態

有望促進量子計算等領域發展

科技日報北京1月23日電 (記者劉霞)據物理學家組織網22日報道，一個國際科研團隊在尋找新的物質形態方面取得重大突破：他們證明，與鈣鈦礦相關的金屬氧化物TbInO3展現出量子自旋液態，這是科學家很長時間以來一直在追尋的一種物質形態，有望應用于量子計算等領域。

40多年前，諾貝爾物理學獎得主菲利普·安德森從理論上提出了量子自旋液態。該理論認為，在量子自旋液體中，磁矩的“行為”像液體，即使在絕對零度也不會凍結，從而產生一些非凡的材料特性。自此，有不少科學家希望能發現量子自旋液體，尋找和探索可能擁有這種物質形態的新材料也成為先進材料研究領域的熱點方向。

在最新研究中，科學家利用非彈性中子散射和μ子光譜等尖端實驗技術，發現TbInO3中的奇特量子態來自于該材料中磁性離子——稀土元素鋱(Tb)離子周圍局部環境的復雜性。

這一發現令團隊感到意外，因為他們認為，根據TbInO3的晶體結構，它不應該表現出這種反常的磁性行為。

麥克馬斯特大學布魯克豪斯材料研究所所長布魯斯·高林教授解釋說：“這種材料看起來很簡單，鋱自旋裝點一個二維的三角形結構。但在現代化的實驗技術的幫助下，這種結構的低溫磁性表現出一種非常奇特的量子無序物質狀態——量子自旋液態，這一結果令人意外，但也令人興奮。”

利物浦大學量子材料專家魯西·克拉克博士說：“我們的研究表明，TbInO3是一種令人矚目的磁性材料，擁有很多有趣的特性。”