Khám phá kỳ lạ: Vật chất 'nửa băng, nửa lửa' được tìm thấy trong một hợp chất từ tính

Theo công bố trên Physical Review Letters, các nhà vật lý tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven (Mỹ) đã tìm ra một dạng vật chất với hành vi kỳ lạ đến khó tin, mô tả như "nửa băng, nửa lửa". Trước đó, vào năm 2016, nhóm từng xác định một trạng thái spin độc đáo trong hợp chất Sr₃CuIrO₆ nơi các electron trong nguyên tử đồng hoạt động hỗn loạn như ngọn lửa, còn các vị trí chứa iridi thì "đóng băng" một cách tuyệt đối, tạo ra từ tính mạnh mẽ.

Vật chất nửa lửa, nửa băng có thể đảo ngược thành nửa băng, nửa lửa theo nghiên cứu mới - Minh họa AI: Thu Anh

Tuy nhiên, phát hiện mới còn gây bất ngờ hơn: Trong một dải nhiệt độ rất hẹp, hiện tượng này có thể bị đảo ngược hoàn toàn. Các electron đồng bất ngờ trở nên có trật tự, trong khi những electron liên quan đến iridi lại chuyển sang trạng thái hỗn loạn tạo thành một "bản sao đối nghịch" của trạng thái trước, được gọi là "nửa băng, nửa lửa".

Sr₃CuIrO₆ là hợp chất bao gồm stronti, đồng, iridi và oxy, nổi bật bởi cách các electron trong hai nguyên tố kim loại chuyển đổi vai trò từ hỗn loạn sang ổn định và ngược lại một điều gần như không thể theo các quy tắc thông thường về chuyển pha vật chất.

"Khám phá này không chỉ mở ra hướng đi mới trong việc nghiên cứu các trạng thái vật chất ẩn mà còn mang đến triển vọng kiểm soát chính xác các chuyển pha yếu tố then chốt trong phát triển công nghệ lượng tử và điện tử học spin," các tác giả nhấn mạnh.

Việc hiểu rõ và điều khiển các trạng thái spin phức tạp như vậy có thể trở thành chìa khóa để thiết kế các thiết bị lượng tử thế hệ mới, giúp tăng cường sức mạnh tính toán và khả năng xử lý thông tin trong tương lai gần.

Như Ý (t/h)