Naukowcy z Brookhaven National Laboratory odkryli nową, egzotyczną fazę materii w materiale magnetycznym Sr₃CuIrO₆, którą nazwano „pół-lód, pół-ogień”. To unikalne zjawisko polega na tym, że elektrony w dwóch różnych strukturach tego samego materiału zamieniają się rolami – jedne stają się uporządkowane, a drugie chaotyczne, zależnie od temperatury. Nowa faza została odnaleziona wewnątrz wcześniej odkrytej formy „pół-ogień, pół-lód”, gdzie elektrony miedzi zachowywały się jak płomienie, a irydu były „zamrożone”.

Kluczowe dla odkrycia okazało się zjawisko tzw. frustracji, które dotyczy wzajemnych oddziaływań między cząstkami. Gdy jeden element systemu się zmienia, może to wywołać reakcję łańcuchową i doprowadzić do zmiany całego stanu materii. Choć według wcześniejszych modeli matematycznych taka zmiana fazy nie była możliwa, zespół badawczy dowiódł, że w określonej temperaturze dochodzi do odwrócenia tego stanu – teraz to elektrony irydu stają się chaotyczne, a miedzi uporządkowane.

Odkrycie otwiera nowe możliwości w dziedzinie fizyki materii skondensowanej oraz w rozwoju technologii kwantowych, takich jak komputery kwantowe i spintronika. Fazy te mogą być precyzyjnie kontrolowane, co czyni je potencjalnym fundamentem przyszłych systemów przechowujących informacje w postaci spinów elektronów.

Naukowcy planują dalsze badania nad tym zjawiskiem, zwłaszcza w systemach, które mają więcej swobody – nie tylko magnetycznej, ale również strukturalnej i elektrycznej. Choć droga do praktycznych zastosowań jest jeszcze długa, to odkrycie udowadnia, że materia wciąż potrafi nas zaskakiwać.

Źródło: Science Alert