En la red frustrante: Los supersólidos se han probado experimentalmente por primera vez
Es una sustancia superfluida, pero en estado sólido puede existir una sustancia tan paradójica. Antes esto sólo existía en teoría, pero ahora los expertos lo han producido en el laboratorio.
© v_alex / Getty Images / iStock; Editado por: Spectrum Science (extracto)
Líquidos pero sólidos: los supersólidos combinan propiedades aparentemente contradictorias.
En un superfluido, las moléculas fluyen sin fricción e incluso trepan por las paredes. Pero, ¿puede un sólido con una estructura rígida presentar también el extraño comportamiento de los superfluidos? Un equipo dirigido por Gang Su de la Universidad de la Academia China de Ciencias en Beijing ha encontrado una sustancia con propiedades aparentemente contradictorias. Como informó ahora el equipo en la revista especializada «Nature».«La viscosidad no es cero en el material en sí, que es lo que hace que el material sea súper rígido», sino que sólo el espín de los electrones no apareados en el material tiene viscosidad evanescente. Por lo tanto, es un sólido con súper espín que en realidad está incrustado en Un material normal, por eso las propiedades magnéticas Lo que hace que este material sea interesante es su extrañeza: con la ayuda de campos magnéticos se pueden alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto.
Hasta ahora, los expertos sólo han podido crear propiedades superrígidas de este tipo en gases cuánticos exóticos. Por otro lado, el material que ahora se ofrece es fosfato sódico de bario y cobalto de fórmula molecular Na2Bakú(p4)2 (NBCB). En este caso, los electrones desapareados están dispuestos en una red triangular. El material es antiferromagnético, lo que significa que los electrones vecinos no apareados tienen espines opuestos. Sin embargo, en una red triangular, los tres electrones no pueden tener espín opuesto al de su vecino; se dice que una red de espín que no puede asumir una disposición estable está frustrada. Estas redes producen una gran cantidad de exóticos efectos magnéticos cuánticos. El equipo espera, entre otras cosas, 2022.que debe haber un supersólido en NBCP.
Sin embargo, detectar este extraño estado de la materia es extremadamente difícil. El equipo de Su utilizó el efecto termomagnético (en el que el material se calienta cuando se aplica un campo magnético debido a la reorganización de los espines), la dispersión de neutrones y simulaciones por computadora del material. Utilizando mediciones de temperatura, el grupo de trabajo mapeó los estados de espín de la materia y las transiciones entre ellos; Los neutrones esparcidos por el material mostraron la disposición de los espines en distancias más largas y confirmaron que la disposición de los espines era consistente con el material supersólido predicho por las simulaciones.
También resulta que el material superrígido es un material refrigerante muy eficaz. La refrigeración magnética se basa en el efecto termomagnético utilizado por el grupo de trabajo, donde el material se calienta en un campo magnético debido a la reordenación del espín de los electrones. Si lo dejas enfriar en el campo magnético y luego lo apagas, los espines se ordenan nuevamente y absorben la energía. Esto hace que el material se enfríe. Como informó el equipo, las fluctuaciones de giro en NBCP son particularmente fuertes y, con ellas, un efecto refrescante. Es cuatro veces mayor que el refrigerante Gd utilizado comercialmente.3Ja5Ey12“, escribe Su En un resumen aparte en «Naturaleza»Su temperatura en el experimento alcanzó sólo 94 mikelvin.
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