В сжатом кислороде обнаружены признаки спиновой жидкости
a) Иллюстрация молекулярной единицы O8 в спиновой жидкости, S=1, (слева от ромбов) и бесспиновых состояниях, S=0, (справа от ромбов). b) Структурная и магнитная фазовая диаграмма кислорода, пустые кружки представляют уточнения по монокристаллу, а пунктирная линия — свидетельство коллапса спина молекулы кислорода. На вставке показан высококачественный отожженный монокристалл, выращенный в гелиевой среде. Автор: Горелли и др.
Международная группа исследователей впервые получила косвенные доказательства существования в твердом кислороде при высоком давлении динамического магнитного состояния, известного как спиновая жидкость. Это экзотическое состояние материи, которое может стать платформой для изучения необычных квантовых эффектов.
Ученые из Шанхая, Франции и Италии исследовали свойства высокотемпературной фазы твердого кислорода, известной как эпсилон-кислород (ε-O2). Используя дифракцию рентгеновских лучей на монокристалле, они обнаружили фазовый переход при давлении 18,1 ГПа, который сопровождался коллапсом молекулярного магнитного момента.
«Кислород, как один из самых распространенных и важных элементов в природе, кажется обычным, но твердый кислород на самом деле является очень уникальным кристаллом», — пояснил соавтор работы Федерико Айаче Горелли.
Наблюдаемый переход является изоструктурным — симметрия кристалла сохраняется, но меняются параметры решетки и расстояния внутри кластеров из четырех молекул кислорода (O2)4. Это изменение соответствует переходу от спиновой жидкости к бесспиновому состоянию.
Спиновые жидкости хорошо известны для спиновых решеток 1/2, но состояние S=1 внутри квартетов эпсилон-фазы, по словам ученых, является уникальным для физики твердого тела. Дальнейшие исследования планируется направить на прямые измерения магнитной восприимчивости этого состояния.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
0 комментариев