Wissenschaftler haben zum ersten Mal abgebildet, wie Elektronen in QSL in spinähnliche Teilchen zerfallen
Diese Errungenschaft wird bei der Entwicklung ultraschneller Quantencomputer und energieeffizienter Supraleiter helfen.
Andere Forscher haben verschiedene Spuren dieses Phänomens gesehen, aber wir haben ein echtes Bild von dem Zustand, in dem sich das Spinon befindet. Das ist etwas Neues.
Mike Crommy, Professor für Physik und leitender Wissenschaftler am Lawrence Berkeley National Laboratory
Spinons können Geisterteilchen genannt werden, alsowie sie gelegentlich beobachtet werden können, aber es ist schwierig, ihre Existenz zu beweisen. Wissenschaftler haben mit einer neuen Methode einen der bisher besten Beweise für die Existenz von Spinonen vorgelegt.
In einer Quantenspinflüssigkeit oder QSL bewegen sich Spinons frei, übertragen Wärme und Rotation, jedoch ohne elektrische Ladung. Wissenschaftler haben zuvor nach ihnen gesucht, indem sie sich auf Methoden auf der Grundlage von thermischen Signaturen stützten.
In der neuen Arbeit züchteten die Autoren einschichtige Proben von Tantaldiselenid (1T-TaSe2) mit einer Dicke von nur drei Atomen aus der Advanced Light Source (ALS) des Berkeley Lab.Dieses Material gehört zu einer Klasse von Materialien, die als Übergangsmetall-Dichalkogenide (TMDCs) bezeichnet werden.
Das Team charakterisierte die dünnen Schichten dann mit Hilfe der winkelauflösenden Photoemissionsspektroskopie, einer Technik, bei der normalerweise Röntgenstrahlen verwendet werden .Anschließend injizierten die Forscher mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie (STM) Elektronen aus einer Metallnadel in eine TMDC-Probe aus Tantaldiselenid.
Danach fanden die Autoren heraus, dass, wenn ein Elektron von der Spitze des STM in die QSL injiziert wird, es innerhalb der QSL in zwei verschiedene Teilchen zerfällt:
- Spinons,
- Gebühren.
Spinonteilchen tragen schließlich Spin separat, während Ladungen separat eine elektrische Ladung tragen.
Als Ergebnis zeigt das STM / STS-Bild, dassDie Ladungen frieren an Ort und Stelle ein und bilden das, was Wissenschaftler die Ladungsdichtewelle des Davidsterns nennen. Währenddessen werden die Spinons von den immobilisierten Ladungen getrennt und bewegen sich frei durch das Material.
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