Nuevo material cuántico con magnetismo unidimensional

Unos científicos han descubierto una nueva clase de materiales cuánticos que son metálicos y unidimensionales. El primer compuesto probado de este tipo, Ti₄MnBi₂, es el segundo sistema metálico conocido con magnetismo unidimensional confirmado.

El hallazgo lo ha realizado un equipo internacional integrado, entre otros, por Xiyang Li y Meigan Aronson, del Instituto Stewart Blusson de Materia Cuántica, dependiente de la Universidad de la Columbia Británica en Canadá.

En su nueva investigación, el equipo ha demostrado la existencia de la clase mencionada de materiales cuánticos, que hasta ahora era solo teórica. El estudio surge en un momento de creciente interés global en los materiales cuánticos que redefinen las fronteras entre el magnetismo, la conductividad y la coherencia cuántica.

Prácticamente todos los sistemas de cadena de espines estudiados hasta ahora son aislantes que finalmente se vuelven tridimensionales a baja temperatura debido al acoplamiento entre las cadenas.

Una cadena de espines es una disposición unidimensional (con alcance cuyo ancho es como el de una molécula) de espines, que actúan como pequeños imanes, y que interactúan entre sí.

El equipo logró demostrar que el Ti₄MnBi₂ es el primero del que se demuestra que pertenece a un modelo físico muy particular, una clase de materiales cuánticos que son metálicos y unidimensionales y que se caracterizan, entre otras cosas, por cadenas de espines donde las interacciones entre los espines están limitadas de tal modo que ello da lugar a una amplia gama de fases ordenadas que solo existen a baja temperatura.

Recreación artística de material cuántico unidimensional. (Ilustración: Amazings / NCYT)

Li, Aronson y sus colegas exponen los detalles técnicos de su hallazgo en la revista académica Nature Materials, bajo el título “Frustrated spin-1/2 chains in a correlated metal”. (Fuente: NCYT de Amazings)