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Spinflüssigkeiten – zurück zu den Anfängen

Physiker aus Augsburg, Oxford und Nanjing berichten in Nature Communications über Neutronenstreuexperimente, die erstmals einen bereits vor 44 Jahren vorhergesagten Zustand zeigen konnten

© Universität Augsburg, EP VI/EKM

Augsburg/PhG/KPP –Andersons Spinflüssigkeitsmodell ist ein vor 44 Jahren vorhergesagter quantenmechanischer Zustand, der auf einer resonanten Valenzbindung benachbarter Spins basiert. Dieser Zustand ist von fundamentalem Interesse, da er Grundlage für eine Reihe weiterer quantenmechanischer Modelle ist und sich darüber hinaus für die Realisierung von Quantencomputern eignet. Forscher des Augsburger Lehrstuhls für Experimentalphysik VI/EKM berichten jetzt aktuell in "Nature Communications" vom erstmaligen experimentellen Nachweis der Anregungen dieses Zustands, der ihnen in Zusammenarbeit mit Kollegen vom Rutherford Appleton Labor bei Oxford und von der Renmin University in China gelungen ist.

Flüssigkeiten sind Stoffe, deren Teilchen sich unregelmäßig bewegen und dabei zwar einer Nahordnung, aber keiner Fernordnung unterliegen. Im Gegensatz zu Gasen sind Flüssigkeiten nahezu inkompressibel, da ihre atomaren Bestandteile nur geringen Abstand voneinander haben und daher stark miteinander wechselwirken. Einen flüssigkeitsartigen Zustand können unter speziellen Bedingungen auch die als Spins bezeichneten kleinsten Bestandteile von Magneten einnehmen. Wie Moleküle in einer normalen Flüssigkeit sind dann direkt benachbarte Spins zwar miteinander in Wechselwirkung, aber nicht global ausgerichtet. Im Gegensatz zu einem normalen Magneten, liegt daher keine feste Ordnung vor.

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