Ilmu pengetahuan tentang logam Kagome — ScienceDaily

Menuju superkonduktivitas jenis baru: Dalam empat tahun terakhir para ilmuwan telah menemukan logam yang struktur kristalnya meniru pola anyaman bambu tradisional Jepang: logam kagome. Kegiatan penelitian internasional dalam arah baru bahan kuantum ini baru-baru ini mencapai klimaks baru: tim fisikawan internasional telah menemukan bahwa struktur kisi kagome yang mendasari menginduksi munculnya fenomena kuantum rumit yang dapat mengarah pada jenis superkonduktivitas yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Atom membentuk pola kagome

Pola kagome terdiri dari tiga kisi segitiga beraturan yang digeser. Akibatnya, kisi kagome adalah pola teratur yang terdiri dari bintang-bintang Daud. Ini adalah pola keranjang Jepang yang umum dari mana namanya berasal. Dalam fisika benda terkondensasi, bahan yang mengkristal dalam kisi kagome pertama kali mendapat perhatian signifikan di awal 90-an. Hingga 2018, ketika FeSn sebagai logam kagome pertama ditemukan, keadaan elektronik yang berkorelasi dalam bahan kagome biasanya dianggap sebagai isolasi umum, dan memicu fokus penelitian utama pada frustrasi magnetik. Bahwa logam kagome juga dapat menghasilkan efek kuantum yang menarik telah diprediksi pada tahun 2012 oleh Ronny Thomale, anggota ilmiah dari Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat — Kompleksitas dan Topologi dalam Materi Kuantum.

“Sejak penemuan eksperimental mereka, logam kagome telah melepaskan sejumlah besar aktivitas penelitian. Di semua kelompok penelitian yang berdedikasi di seluruh dunia, pencarian telah dimulai untuk mencari logam kagome dengan sifat eksotis. Di antara ambisi lainnya, satu harapan adalah untuk mewujudkannya. jenis superkonduktor baru,” jelas Thomale yang memegang kursi untuk fisika benda terkondensasi teoretis di Julius-Maximilians-Universität Würzburg, JMU.

Hasil yang membingungkan

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Institut Paul Scherrer (Schweiz) kini telah mencapai penemuan baru dalam logam kagome. Dalam senyawa KV3Sb5, mereka mengamati kemunculan simultan dari beberapa fenomena kuantum yang rumit, yang berpuncak pada fase superkonduktor dengan simetri pembalikan waktu yang rusak.

“Setiap kali ada indikasi pecahnya simetri pembalikan waktu dalam bahan non-magnetik, pasti ada mekanisme baru yang eksotis di baliknya,” kata Thomale. “Hanya fraksi terkecil dari superkonduktor yang diketahui akan memungkinkan perbedaan antara bergerak ‘maju’ versus ‘mundur’ dalam waktu. Yang sangat mencengangkan adalah suhu tinggi yang sebanding jauh di atas suhu transisi superkonduktor di mana tanda tangan yang terdeteksi secara eksperimental dari pemutusan simetri pembalikan waktu. masuk untuk KV3sb5. Ini berasal dari gelombang kerapatan muatan elektronik sebagai keadaan induk yang seharusnya dari superkonduktor di mana simetri pembalikan waktu sudah dapat dipatahkan melalui arus orbital. Penampilan mereka terkait erat dengan efek kisi kagome pada kerapatan elektronik keadaan. Begitu ada arus, maju dan mundur dalam waktu mencapai arti yang dapat dibedakan secara ringkas, yaitu, arah waktu menjadi relevan. Ini adalah salah satu aspek utama yang mendasari ketertarikan masyarakat yang luar biasa terhadap logam kagome.”

Munculnya domain penelitian baru yang diantisipasi

Setelah penemuan logam Kagome magnetik pada tahun 2018, logam kagome non-magnetik yang menampilkan keduanya, orde gelombang kerapatan muatan dan superkonduktivitas, pertama kali ditemukan pada tahun 2020. Pengamatan saat ini tentang simetri pembalikan waktu rusak dalam fase superkonduktor dan di atasnya merupakan terobosan baru untuk logam kagome. Secara khusus, temuan ini memberikan bukti eksperimental bahwa jenis superkonduktivitas tidak konvensional yang belum pernah terjadi sebelumnya dapat berperan.

“Demonstrasi superkonduktivitas jenis baru ini dalam logam kagome akan semakin memicu ledakan penelitian di seluruh dunia dalam fisika kuantum,” komentar Matthias Vojta, juru bicara aliansi penelitian ct.qmat Dresden. “Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat adalah salah satu pusat penelitian bahan kuantum terkemuka di seluruh dunia dan dilengkapi secara ideal untuk menyelidiki logam kagome dengan sejumlah besar teknik eksperimental dan teoretis yang berbeda. Kami sangat bangga bahwa anggota kami Ronny Thomale telah memberikan kontribusi terobosan bekerja di bidang ini.”

Profesor Ronny Thomale (39) menjabat sebagai Ketua JMU untuk Fisika Teoritis I sejak Oktober 2016 dan merupakan salah satu dari 25 anggota pendiri Cluster of Excellence ct.qmat. Pada 2012, ia mengembangkan — secara paralel dengan kelompok penelitian Qianghua Wang dari Universitas Nanjing — sebuah teori yang dianggap sebagai dasar penting untuk memahami hasil eksperimen baru pada logam Kagome.

Pandangan

Dalam mendemonstrasikan pemutusan simetri pembalikan waktu, harapannya adalah untuk mengambil prinsip superkonduktivitas baru yang mungkin ditemukan dalam logam kagome dan melampauinya ke alam superkonduktor suhu tinggi yang menarik secara teknologi untuk pengangkutan listrik tanpa disipasi. Penemuan baru-baru ini dalam logam kagome akan menjadi insentif bagi para peneliti di seluruh dunia untuk melihat lebih dekat pada bahan kuantum kelas baru ini. Terlepas dari semua kegembiraan, pengukuran langsung arus orbital yang menantang secara teknis dalam logam kagome masih kurang. Jika tercapai, ini akan menjadi tonggak sejarah lain menuju pemahaman yang lebih dalam tentang cara elektron bersekongkol pada kisi kagome untuk memunculkan fenomena kuantum eksotis.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Wurzburg. Asli ditulis oleh Katja Lesser. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

.

Leave a Comment