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Le MIT découvre un nouvel état de la matière, un nouveau type de magnétisme – High-teK.ca

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Des chercheurs du MIT ont découvert un nouvel état de la matière avec un nouveau type de magnétisme. Ce nouvel état, appelé liquide de spin quantique (QSL), pourrait conduire à des avancées significatives dans le stockage des données. Les QSL présentent également un phénomène quantique appelé intrication à longue portée, qui pourrait conduire à de nouveaux types de systèmes de communication, et plus encore.

Généralement, lorsque nous parlons du rôle du magnétisme dans le domaine de la technologie, il n’en existe que deux types : le ferromagnétisme et l’antiferromagnétisme. Le ferromagnétisme est connu depuis des siècles et est la force sous-jacente derrière l’aiguille tournante de votre boussole ou les aimants permanents avec lesquels vous avez joué à l’école. Dans les ferromagnétiques, le spin (c’est-à-dire la charge) de chaque électron est aligné dans la même direction, provoquant deux pôles distincts. Dans les antiferromagnétiques, les électrons voisins pointent dans la direction opposée, ce qui fait que l’objet a un magnétisme net nul (photo ci-dessous). En combinaison avec des ferromagnétiques, les antiferromagnétiques sont utilisés pour créer des vannes de spin : les capteurs magnétiques utilisés dans têtes de disque dur.

Ordre antiferromagnétiqueDans le cas des liquides de spin quantique, le matériau est un cristal solide – mais l’état magnétique interne est constamment en flux. Les orientations magnétiques des électrons (leur moment magnétique) fluctuent lorsqu’ils interagissent avec d’autres électrons à proximité. « Mais il y a une forte interaction entre eux, et en raison des effets quantiques, ils ne se verrouillent pas en place », explique Young Lee, auteur principal de la recherche. Ce sont ces interactions fortes qui permettent apparemment l’intrication quantique à longue portée.

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L’existence des QSL est théorisée depuis 1987, mais jusqu’à présent personne n’a réussi à en trouver réellement. Dans le cas du MIT, les chercheurs ont passé 10 mois à cultiver un minuscule éclat d’herbertsmithite (photo ci-dessus) – un matériau qui était soupçonné d’être un QSL, mais qui n’avait jamais été correctement étudié. (Points bonus si vous pouvez deviner de qui l’herbertsmithite porte le nom.) En utilisant la diffusion de neutrons – en tirant un faisceau de neutrons sur un matériau pour analyser sa structure – les chercheurs ont découvert que l’herbertsmithite était en effet une QSL.

À l’avenir, Lee dit que la découverte des QSL pourrait conduire à des progrès dans le stockage de données (nouvelles formes de stockage magnétique) et les communications (intrication à longue portée). Lee semble également penser que les QSL pourraient nous conduire vers des supraconducteurs à plus haute température, c’est-à-dire des matériaux qui supraconducteurs dans des conditions relativement normales, plutôt que -200C.

Vraiment, cependant, la chose la plus excitante à propos des liquides de spin quantique est qu’ils sont complètement nouveaux, et donc nous n’avons finalement aucune idée de la façon dont ils pourraient éventuellement affecter notre monde. « Nous devons avoir une compréhension plus globale de la situation dans son ensemble », déclare Lee. « Il n’y a pas de théorie qui décrit tout ce que nous voyons. »

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Document de recherche: doi:10.1038/nature11659 – “Excitations fractionnées dans l’état spin-liquide d’un antiferromagnétique kagome-réseau”

[Créditimage :[Imagecredit:Wikipédia

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