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Crean en Rusia un material predicho hace 50 años

CC0 / Unsplash / Material líquido (imagen referencial)
Material líquido (imagen referencial)  - Sputnik Mundo, 1920, 06.09.2021
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Los científicos rusos han logrado obtener un nuevo material con las características del líquido de espín cuántico – un estado magnético especial de la materia en la que los espines de átomos no se congelan hasta temperaturas próximas al cero absoluto.
Tales materiales pueden usarse en las tecnologías cuánticas basadas en el colapso de funciones de onda de partículas separadas. Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista Inorganic Chemistry.
El espín — el propio momento magnético del electrón es una propiedad universal de las partículas elementales. En muchos materiales los espines de las partículas están desordenados y se mueven a temperaturas del ambiente y solo se ordenan y se congelan cuando la temperatura baja.
El líquido de espín es un estado raro de la materia en que los espines de electrones conservan su desorden y continúan moviéndose hasta temperaturas próximas al cero absoluto. La posible existencia de este estado de la materia se estudió cuando la mecánica cuántica apareció, pero los científicos empezaron a buscar el material hace poco.
© Foto : Cortesía de NUST MISISUna estructura ideal bidimensional Kagomé
Una estructura ideal bidimensional Kagomé - Sputnik Mundo, 1920, 06.09.2021
Una estructura ideal bidimensional Kagomé
Hasta hoy se consideraba que el candidato principal para poder exhibir las propiedades del líquido de espín cuántico era el mineral, en el que los iones de cobre como portadores del momento magnético forman una estructura ideal bidimensional Kagomé (Kagomé es un patrón con motivo hexagonal que se usa en la vajilla de mimbre japonesa). Gracias al descubrimiento de los científicos rusos, una nueva sustancia se agregó a la lista de materiales que hipotéticamente tienen propiedades del líquido de espín.
Los investigadores de la Universidad Estatal de Moscú Mijaíl Lomonósov y la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS) sintetizaron cristales de cloruro-fosfato de óxido de cobre y sodio y de bismuto con la estructura similar al Kagomé cuadrado en que no se forma orden magnético cuando la temperatura se baja hasta -271°C. En vista de eso los científicos supusieron que en el material creado por ellos el subsistema de espín se comporta a bajas temperaturas como el líquido de espín en desorden.
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El objeto sintetizado consiste de átomos de sodio, cobre, bismuto, fósforo, oxígeno y cloro, explica Alexandr Vasíliev, uno de los autores de la investigación y jefe del laboratorio 'Materiales Cuánticos Funcionales' de la NUST MISIS.
"Se puede destacar dos principales fragmentos módulos en la estructura cristalina del candidato al líquido de espín. El primero está compuesto de capas formadas por grupos de cuatro tetraedros. En el centro de cada tetraedro están los átomos de oxígeno. En tres vértices del tetraedro están átomos de cobre y en el cuarto vértice se encuentra el átomo de bismuto. Tales capas tienen carga positiva y pueden compartirla con el segundo fragmento con carga negativa", explica el científico a Sputnik.
Según el científico, la segunda capa está compuesta de poliedros en el centro donde están átomos de sodio, fósforo y cobre y en los vértices se encuentran átomos de oxígeno y/o de cloro.
"Las relaciones entre las capas descritas se califican con frecuencia como 'huésped – dueño'. Es curioso que el nuevo compuesto se obtuvo con exceso de cloruro de sodio que contribuyó a formar la matriz: el dueño que recibió hospitalariamente al fragmento 'huésped' del compuesto con la formación del material con las únicas propiedades físicas", explicó Alexandr Vasílev.
El científico agregó que en un futuro este material podrá usarse en las tecnologías cuánticas basadas en el colapso de funciones de onda de partículas separadas.
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