Een onderzoeksteam, waaronder professor Martin Mourigal, professor aan het Georgia Institute of Technology, gebruikte neutronenverstrooiing in het Oak Ridge National Laboratory om koper-elpasoliet te bestuderen, een mineraal dat in een exotische magnetische toestand kan worden gedreven wanneer het wordt blootgesteld aan zeer lage temperaturen en een hoog magnetisch veld.

Een beter begrip van de magnetische momenten van het mineraal en de bijbehorende kwantumcoherentie-effecten zou kunnen leiden tot nieuwe toepassingen in spintronische apparaten en kwantumcomputertechnologieën.

"Het bestuderen van het gedrag van magnetische materialen in extreme omstandigheden zoals zeer lage temperaturen en hoge magnetische velden is belangrijk om een ​​beter fundamenteel begrip van kwantummaterialen te verkrijgen, en om het basiswoordenboek te schrijven dat hun microscopische structuur relateert aan eigenschappen op menselijke schaal, ' zei Mourigal.

Om de magnetische structuur van het materiaal te onthullen, het team gebruikte de Neutron Powder Diffractometer en Polarized Triple Axis Spectrometer-instrumenten bij ORNL's High Flux Isotope Reactor - een DOE Office of Science User Facility.

Neutronen zijn zeer geschikt voor het onderzoeken van magnetische materialen, gezien hun gevoeligheid voor de organisatie en dynamiek van de spins van elektronen op microscopische schaal.

"Het doel van dit experiment was om de magnetische structuur van het materiaal onder de 700 mK [millikelvins] overgang te begrijpen, " legde Mourigal uit. "We weten dat spins met elkaar praten, maar we weten niet welk georganiseerd patroon ze collectief kiezen of waarom."

De onderzoekers, onder leiding van projectleider Art Ramirez aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz, publiceerden onlangs de resultaten van hun experiment in Natuurfysica . Het mineraalmonster werd gesynthetiseerd door Lianyang Dong, een afgestudeerde student van de Florida State University.