Antiferromagneten bevatten geordende roosters van atomen en moleculen, waarvan de magnetische momenten altijd in precies tegengestelde richtingen zijn gericht aan die van hun buren. Deze materialen worden gedreven om over te gaan naar andere, meer wanordelijke kwantumtoestanden van materie, of 'fasen, ' door de kwantumfluctuaties van hun atomen en moleculen - maar tot nu toe, de precieze aard van dit proces is niet volledig onderzocht. Door nieuw onderzoek gepubliceerd in EPJ B , Yoshihiro Nishiyama van de Okayama Universiteit in Japan heeft ontdekt dat de aard van de grens waarop deze overgang plaatsvindt afhangt van de geometrie van de roosteropstelling van een antiferromagneet.

De ontdekking van Nishiyama zou natuurkundigen in staat kunnen stellen antiferromagneten toe te passen in een grotere verscheidenheid aan contexten binnen de materiaal- en kwantumfysica. Zijn berekeningen hadden betrekking op de 'getrouwheid' van de materialen, wat in dit geval verwijst naar de mate van overlap tussen de grondtoestanden van hun op elkaar inwerkende roostercomponenten. Verder, de getrouwheid 'gevoeligheid' beschrijft de mate waarin deze overlap wordt beïnvloed door een aangelegd magnetisch veld. Omdat gevoeligheid wordt aangedreven door kwantumfluctuaties, het kan worden uitgedrukt in de taal van de statistische mechanica, waarbij wordt beschreven hoe macroscopische waarnemingen kunnen ontstaan ​​door de gecombineerde invloeden van vele microscopische trillingen. Dit maakt het een nuttige sonde van hoe antiferromagneet-faseovergangen worden aangedreven door kwantumfluctuaties.

Met behulp van geavanceerde wiskundige technieken, Nishiyama berekende hoe de gevoeligheid wordt beïnvloed door 'denkbeeldige' magnetische velden - die de fysieke wereld niet beïnvloeden, maar zijn cruciaal voor het beschrijven van de statistische mechanica van faseovergangen. Door deze techniek toe te passen op een antiferromagneet in een honingraatrooster, onthulde hij dat de overgang tussen ordelijk, anti-uitgelijnde magnetische momenten, en een staat van wanorde, vindt plaats over een grens met een andere vorm dan die geassocieerd met dezelfde overgang in een vierkant rooster. Door te verduidelijken hoe de geometrische opstelling van roostercomponenten een subtiele invloed heeft op dit overgangspunt, Het werk van Nishiyama zou het begrip van natuurkundigen van de statistische mechanica van antiferromagneten kunnen vergroten.