
Международная группа учёных впервые реализовала антиферромагнитную (AF) спиновую модель Гейзенберга с полуцелым спином (½), используя искусственные цепочки молекул «олимпицена» — структур, напоминающих символ Олимпийских игр. Эта работа превращает нанографены (NGs) в идеальную платформу для изучения квантовых спиновых систем с высокой степенью запутанности, что открывает перспективы для спинтроники на основе антиферромагнетиков.
Одномерные квантовые магнетики известны тем, что сильные квантовые флуктуации в них препятствуют спонтанному нарушению симметрии, приводя к образованию квантово-разупорядоченных состояний, таких как резонансные валентные связи. Для цепочек с полуцелым спином в термодинамическом пределе (L→∞) предсказывается безщелевой спектр возбуждений, где элементарные возбуждения представляют собой два дробных спинона (спин -½) с определённой энерго-импульсной зависимостью.
Однако в цепочках конечной длины эффекты конфайнмента создают щель, которая исчезает по мере роста длины цепочки.

Экспериментальная реализация изотропной модели Гейзенберга для спина -½ долгое время оставалась сложной задачей из-за отсутствия методов контроля над спиновыми цепочками. Учёные из Института микроструктур Макса Планка (Галле), Дрезденского технического университета, Международной Иберийской нанолаборатории (INL) и Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения (EMPA) преодолели эти ограничения, синтезировав ковалентно связанные цепочки из нанографенов с открытой оболочкой («олимпиценов») на поверхности Au(111).
С помощью сканирующего туннельного микроскопа исследователи манипулировали спиновыми степенями свободы отдельных звеньев цепи, добиваясь точного контроля над её длиной — от димеров до цепочек из 50 единиц. Для анализа спиновых возбуждений применялась спектроскопия неупругого туннелирования электронов (IETS), дополненная расчётами методами квантовой химии. Обменное взаимодействие в системе достигло рекордных 38 мэВ, а степенной закон затухания спиновых возбуждений с ростом длины цепи подтвердил наличие квазидальнодействующих спиновых корреляций — ключевой характеристики безщелевой одномерной спиновой жидкости.
В цепочках с нечётным числом звеньев основное состояние представляет собой волновой пакет односпинонного состояния, чья амплитудная модуляция вдоль цепи проявляется в виде нулевой проводимости в IETS-спектрах. Самые длинные цепочки (50 единиц) продемонстрировали V-образные спектры возбуждений, отражающие закрытие щели в пределе L→∞.
Данная работа не только экспериментально подтверждает фундаментальные предсказания квантовой физики, но и открывает путь к созданию спиновых устройств на основе нанографенов. Как отмечают авторы, разработанный подход позволяет проектировать молекулы для реализации других квантовых моделей — например, в ближайшее время ожидается публикация исследования по экспериментальной реализации ещё одной модификации модели Гейзенберга с использованием NGs. Эти достижения приближают эру квантовых технологий, где управление спиновыми состояниями станет основой для новых вычислительных и энергоэффективных материалов.
-
17.03.2025 23:46:00 | iXBT.com
17.03.2025 23:34:00 | iXBT.com
17.03.2025 23:10:00 | iXBT.com
17.03.2025 22:45:00 | iXBT.com
17.03.2025 22:37:00 | iXBT.com
17.03.2025 22:33:00 | iXBT.com
17.03.2025 22:22:00 | iXBT.com
17.03.2025 22:21:00 | iXBT.com
17.03.2025 22:03:00 | iXBT.com
17.03.2025 21:55:00 | iXBT.com
17.03.2025 21:44:00 | iXBT.com
17.03.2025 21:37:00 | iXBT.com
17.03.2025 21:22:00 | iXBT.com
17.03.2025 21:14:00 | iXBT.com
17.03.2025 20:44:00 | iXBT.com
17.03.2025 20:41:00 | iXBT.com
17.03.2025 20:38:00 | iXBT.com
17.03.2025 20:32:00 | iXBT.com
17.03.2025 20:25:00 | iXBT.com
17.03.2025 20:17:00 | iXBT.com
17.03.2025 20:13:00 | iXBT.com
17.03.2025 20:06:00 | iXBT.com
17.03.2025 20:01:00 | iXBT.com
17.03.2025 19:53:00 | iXBT.com
17.03.2025 19:49:00 | iXBT.com
17.03.2025 19:43:00 | iXBT.com
17.03.2025 19:43:00 | iXBT.com
17.03.2025 19:43:00 | iXBT.com
17.03.2025 19:28:00 | iXBT.com
17.03.2025 19:13:00 | iXBT.com
17.03.2025 19:13:00 | iXBT.com
17.03.2025 18:52:00 | iXBT.com
17.03.2025 18:36:00 | iXBT.com
-
18.03.2025 16:30:03 | ferra.ru
18.03.2025 15:56:04 | vc.ru
18.03.2025 15:45:58 | ferra.ru
18.03.2025 15:23:09 | vc.ru
18.03.2025 15:03:16 | it-world
18.03.2025 15:00:33 | ferra.ru
18.03.2025 14:15:10 | ferra.ru
18.03.2025 14:11:19 | ferra.ru
18.03.2025 13:37:47 | Хабр
18.03.2025 13:30:04 | ferra.ru
18.03.2025 13:14:30 | Хабр
18.03.2025 13:06:17 | vc.ru
18.03.2025 13:03:07 | Хабр
18.03.2025 12:54:31 | Хабр
18.03.2025 12:45:22 | ferra.ru
18.03.2025 12:11:32 | Хабр
18.03.2025 12:00:37 | ferra.ru
18.03.2025 11:33:47 | Хабр
Техническая поддержка проекта ВсеТут