चुंबकत्व में सफलता क्वांटम कंप्यूटिंग और सुपरकंडक्टर्स को बदल सकती है

निष्कर्ष, में प्रकाशित प्रकृति संचार 30 अक्टूबर, पता चलता है कि FeSn के चुंबकीय गुण स्थानीयकृत इलेक्ट्रॉनों से उत्पन्न होते हैं, न कि मोबाइल इलेक्ट्रॉनों से जो वैज्ञानिकों ने पहले सोचा था। यह खोज कागोम धातुओं में चुंबकत्व के बारे में मौजूदा सिद्धांतों को चुनौती देती है जिसमें भ्रमणशील इलेक्ट्रॉनों को चुंबकीय व्यवहार को चलाने के लिए माना जाता था। चुंबकत्व पर एक नया दृष्टिकोण प्रदान करके, अनुसंधान टीम का काम क्वांटम कंप्यूटिंग और सुपरकंडक्टर्स जैसे उन्नत तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए अनुरूप गुणों वाली सामग्रियों के विकास का मार्गदर्शन कर सकता है।

भौतिकी और खगोल विज्ञान के एसोसिएट प्रोफेसर और राइस अकादमी के वरिष्ठ यी ने कहा, “इस काम से क्वांटम सामग्रियों के उभरते गुणों पर आगे प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक अध्ययन को प्रोत्साहित करने, इन रहस्यमय सामग्रियों और उनके संभावित वास्तविक दुनिया अनुप्रयोगों के बारे में हमारी समझ को गहरा करने की उम्मीद है।” साथी।

एक उन्नत तकनीक का उपयोग करके जो आणविक बीम एपिटेक्सी और कोण-संकल्पित फोटो उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी को जोड़ती है, शोधकर्ताओं ने उच्च गुणवत्ता वाली FeSn पतली फिल्में बनाईं और उनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना का विश्लेषण किया। उन्होंने पाया कि ऊंचे तापमान पर भी, कागोम फ्लैट बैंड विभाजित रहते हैं, यह एक संकेतक है कि स्थानीयकृत इलेक्ट्रॉन सामग्री में चुंबकत्व चलाते हैं। यह इलेक्ट्रॉन सहसंबंध प्रभाव यह समझने में जटिलता की एक नई परत जोड़ता है कि इलेक्ट्रॉन व्यवहार कैगोम मैग्नेट में चुंबकीय गुणों को कैसे प्रभावित करता है।

अध्ययन से यह भी पता चला है कि कुछ इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स ने दूसरों की तुलना में मजबूत इंटरैक्शन दिखाया है, एक घटना जिसे चयनात्मक बैंड पुनर्सामान्यीकरण के रूप में जाना जाता है, जो पहले लौह-आधारित सुपरकंडक्टर्स में देखी गई थी, इस पर एक नया दृष्टिकोण पेश करती है कि इलेक्ट्रॉन इंटरैक्शन कैगोम मैग्नेट के व्यवहार को कैसे प्रभावित करते हैं।

राइस एकेडमी जूनियर फेलो रेन ने कहा, “हमारा अध्ययन कैगोम मैग्नेट में चुंबकत्व और इलेक्ट्रॉन सहसंबंधों के बीच जटिल परस्पर क्रिया पर प्रकाश डालता है और सुझाव देता है कि ये प्रभाव उनके समग्र व्यवहार को आकार देने में नगण्य हैं।”

FeSn की समझ को आगे बढ़ाने के अलावा, इस शोध का समान गुणों वाली सामग्रियों पर व्यापक प्रभाव है। फ्लैट बैंड और इलेक्ट्रॉन सहसंबंधों में अंतर्दृष्टि उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स और टोपोलॉजिकल क्वांटम गणना जैसी नई प्रौद्योगिकियों के विकास को प्रभावित कर सकती है, जहां चुंबकत्व और टोपोलॉजिकल फ्लैट बैंड की परस्पर क्रिया क्वांटम स्थिति उत्पन्न करती है जिसका उपयोग क्वांटम लॉजिक गेट्स के रूप में किया जा सकता है।

इस अध्ययन में सहयोग करने वाले राइस शोधकर्ताओं में भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग के पोस्टडॉक्टरल सहयोगी और स्नातक छात्र जियानवेई हुआंग, अनन्या बिस्वास, यिचेन झांग, याओफेंग झी, ज़िकिन यू, लेई चेन, फैंग झी, केविन एलन, हान वू और किरुई रेन शामिल हैं; जुनिचिरो कोनो, कार्ल एफ. हैसलमैन इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और स्माले-कर्ल इंस्टीट्यूट के निदेशक; एमिलिया मोरोसन, भौतिकी और खगोल विज्ञान, रसायन विज्ञान और सामग्री विज्ञान और नैनोइंजीनियरिंग के प्रोफेसर; क़िमियाओ सी, हैरी सी. और ओल्गा के. वीज़ भौतिकी और खगोल विज्ञान के प्रोफेसर; और पेंगचेंग दाई, भौतिकी और खगोल विज्ञान के सैम और हेलेन वर्डेन प्रोफेसर।

दुनिया भर के सहयोगियों में वेइज़मैन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस में संघनित पदार्थ भौतिकी विभाग के हेंगक्सिन टैन और बिंगहाई यान शामिल हैं; न्यू टेक्नोलॉजीज रिसर्च सेंटर, वेस्ट बोहेमिया विश्वविद्यालय के अकी पुल्किनेन और जान मिनार; नेशनल सिंक्रोट्रॉन लाइट सोर्स II, ब्रुकहेवन नेशनल लैब के अनिल राजपितामाहुनी, आशीष के. कुंडू और एलियो वेस्कोवो; और लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी में सैद्धांतिक प्रभाग और एकीकृत नैनोटेक्नोलॉजी केंद्र के जियान-शिन झू।

अमेरिकी ऊर्जा विभाग, रॉबर्ट ए. वेल्च फाउंडेशन, गॉर्डन और बेट्टी मूर फाउंडेशन के ईपीआईक्यूएस इनिशिएटिव, राइस एकेडमी ऑफ फेलो, एयर फोर्स ऑफिस ऑफ साइंटिफिक रिसर्च और वन्नेवर बुश फैकल्टी फेलोशिप ने इस अध्ययन का समर्थन किया।