IM FRUSTRIERTEN GITTER
Eine Supraflüssigkeit, aber als Feststoff – so ein widersprüchliches Material kann tatsächlich existieren. Bisher gab es das nur theoretisch, nun haben Fachleute es im Labor hergestellt.
In einer Supraflüssigkeit fließen Teilchen ohne Reibung – und kriechen sogar Wände hoch. Aber kann auch ein Feststoff mit rigider Struktur das exotische Verhalten von Supraflüssigkeiten zeigen? Ein Team um Gang Su von der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking hat nun ein solches Material mit scheinbar widersprüchlichen Eigenschaften gefunden. Wie die Arbeitsgruppe jetzt in der Fachzeitschrift »Nature« berichtet, ist die Viskosität aber nicht im Material selbst null – was den Suprafeststoff ausmacht«-, sondern nur die Spins ungepaarter Elektronen im Material haben eine verschwindende Viskosität. Es handelt sich also um ein Spin-Suprafestkörper, der in ein normales Material quasi eingebettet ist. Deswegen sind es vor allem die exotischen magnetischen Eigenschaften, die den Stoff interessant machen: Mit Hilfe von Magnetfeldern kann man mit ihm Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt erreichen.
Bisher hatten Fachleute solche Suprafestkörper-Merkmale lediglich in exotischen Quantengasen erzeugen können. Das nun vorgestellte Material dagegen ist ein Natrium-Barium-Kobaltphosphat mit der Summenformel Na2BaCo(PO4)2 (NBCP). In diesem sind die ungepaarten Elektronen in einem dreieckigen Gitter angeordnet. Das Material ist antiferromagnetisch, das heißt, jeweils benachbarte ungepaarte Elektronen haben entgegengesetzte Spins. In einem dreieckigen Gitter können jedoch nicht alle drei Elektronen jeweils den entgegengesetzten Spin zum Nachbarn haben –man bezeichnet ein solches Spingitter, das keine stabile Anordnung annehmen kann, als frustriert. Solche Gitter bringen eine ganze Reihe exotischer quantenmagnetischer Effekte hervor. Unter anderem sagte 2022 eine Arbeitsgruppe vor
