ابتكر الباحثون طبقة رقيقة من الكوبالت، حيث تولد هياكل قرص العسل المحلية تفاعلات مغناطيسية قوية مرتبطة بمواد كمومية من نوع كيتايف.
قد يوفر المعدن الشائع طريقًا أرخص للمواد المستخدمة في الأبحاث الكمومية. ابتكر العلماء طبقة رقيقة تشكل فيها ذرات الكوبالت أنماطًا محلية على شكل قرص عسل وتولد تفاعلات مغناطيسية قوية مرتبطة بمواد كيتايف.
تعتمد المادة على أنتيمونات الصوديوم (NaSbO3)، التي تحتوي بالفعل على بنية قرص العسل متعددة الطبقات. أدت إضافة حوالي 4% من الكوبالت إلى إنتاج أشكال قرص العسل CoO6 الموضعية دون تعطيل البلورة الأكبر حجمًا.
استبدال المعادن النادرة
تتم دراسة مواد كيتايف لأن بعضها قد يدعم سوائل السبين الكمومي، وهي حالات غير عادية تظل فيها السبينات الذرية ديناميكية بدلًا من الاستقرار في النظام المغناطيسي التقليدي. اعتمدت الأبحاث في كثير من الأحيان على مركبات تحتوي على معادن نادرة مثل الروثينيوم والإيريديوم.
يقول المؤلف الرئيسي هاو بو لي: “كان العمل السابق في هذا المجال يقتصر إلى حد كبير على المعادن النادرة مثل الروثينيوم والإيريديوم”. “لقد تساءلنا عما إذا كان من الممكن تصنيع الكوبالت، وهو أحد المعادن الانتقالية الأكثر شيوعًا على الأرض، ليشكل نفس بنية قرص العسل ويعرض نفس الفيزياء المثيرة للاهتمام.”
يشكل الكوبالت البنية بشكل طبيعي
أكد الفحص المجهري أن ذرات الكوبالت تتجمع في أشكال قرص العسل المتوقعة دون إنشاء مراحل ثانوية غير مرغوب فيها.
“ما يثير اهتمامنا هو أن أقراص العسل الكوبالتية هذه تبدو وكأنها تتشكل بشكل طبيعي، دون أي إقناع خاص”، كما يوضح المؤلف الرئيسي هيديكازو تاناكا. “حتى أنهم ينتجون إشارة مغناطيسية واضحة تتوافق مع ما تتنبأ به النظرية لهذا النوع من البنية.”
أظهرت القياسات المغناطيسية حالة تشبه المغناطيسية الحديدية بالقرب من 88 كلفن، أو حوالي 301 درجة فهرنهايت تحت الصفر. تشير الحسابات إلى أن هذا السلوك يأتي من الترتيب المحلي لذرات الكوبالت داخل هياكل CoO6.
مادة كمومية يسهل الوصول إليها
لم يثبت أن المادة تحتوي على سائل كمي مغزلي، لكنها توفر نظامًا قائمًا على الكوبالت لدراسة المغناطيسية من نوع كيتايف، دون الاعتماد على معادن نادرة.
يقول لي: “إن الكوبالت رخيص نسبيًا، ومتوفر على نطاق واسع، ويستخدم بالفعل في تصنيع أشباه الموصلات”. “قد يؤدي هذا النهج في النهاية إلى مكونات حوسبة كمومية أكثر عملية بكثير في إنتاجها على نطاق واسع.”
ويعمل الباحثون الآن على إجراء المزيد من هندسة المادة واختبار خصائصها الكمومية بمزيد من التفصيل.
المرجع: “السلوك المشابه للمغناطيسية الحديدية الناشئ عن أشكال قرص العسل المحلية في الأفلام الرقيقة الممزوجة بالمخدرات” بقلم هاو-بو لي، ويتاو يان، شونسوكي كوباياشي، كوسوكي أوي، تاكاهيرو أوزاوا، هيدفومي تاكاهاشي، شينتارو إيشيواتا، تشنغشاو تشونغ، تونغ تشو، وي-هوا وانغ، هيروشي تاكاتسو، هيروشي كاجياما و هيديكازو تاناكا، 22 مايو 2026، مواد المراجعة البدنية.
دوى: 10.1103/54cx-6r5s
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
