Une équipe de chercheurs a enfin réussi sa recherche de nouveaux états de la matière. L’équipe a découvert un état liquide de spin quantique, et la découverte s’appelle une découverte révolutionnaire!
En s’appuyant sur des technologies expérimentales, l’équipe a découvert que l’oxyde métallique lié à la pérovskite, TblnO3, est capable de présenter cet état surprenant. L’équipe est dirigée par des scientifiques de l’Université de Liverpool et de l’Université McMaster.
Cet État étranger a été proposé, en théorie, dans les années 1970 par le lauréat du prix Nobel Philip Anderson. L’incarnation de la théorie est encore remise en question à un niveau large. On pensait que l’état était atteint dans un système où les spins quantiques interagiraient. L’état est appelé «liquide» car il présente un état chaotique plutôt qu’un état de spin ferromagnétique. Cet agencement particulier présente des moments magnétiques qui possèdent des propriétés similaires à celles du liquide.
L’équipe a utilisé des techniques telles que la spectroscopie muonique et la diffusion inélastique des neutrons pour découvrir que l’état est capable d’émerger de la complexité de l’environnement local de TblnO3 qui existe autour des ions magnétiques. La découverte était inattendue puisque le TblnO3 est un matériau à structure cristalline qui ne permet pas ce comportement magnétique.
Lucy Clark de l’usine d’innovation des matériaux de l’Université, qui dirige le programme de recherche sur les matériaux quantiques, a déclaré: “ Il nous a fallu plusieurs années de travail acharné et d’expériences pour en arriver à ce point dans notre compréhension de TbInO3. Lors de l’étude d’états quantiques complexes de la matière, tels que le liquide de spin quantique, la conduite d’une expérience soulève souvent plus de questions qu’elle ne peut en répondre. Cependant, dans le cas du TbInO3, la physique est particulièrement riche, nous nous sentons donc particulièrement poussés à persévérer. Notre étude montre que le TbInO3 est un matériau magnétique fascinant, et qui a probablement beaucoup plus de propriétés intrigantes à découvrir.
Les chercheurs ont rapidement réalisé qu’il y avait beaucoup plus à faire en ce qui concerne TblnO3. Le professeur Bruce Gaulin, directeur du Brockhouse Institute for Materials Research à l’Université McMaster, a déclaré: «Ce matériau semble d’une simplicité trompeuse, avec des spins de terbium décorant une architecture triangulaire bidimensionnelle. Mais avec le complément complet de techniques expérimentales modernes à notre disposition, le magnétisme à basse température de cette structure, basée sur deux environnements de terbium distincts, présente un état de désordre quantique complètement exotique de la matière – un résultat inattendu et passionnant. “
L’étude a été publiée dans la revue Nature Physics et on suppose que le liquide de spin quantique trouvera de nombreuses applications dans le développement de l’informatique quantique.
