Empa-Team beweist Vorhersage von Nobelpreisträger

14. Oktober 2021 14:15

Dübendorf ZH - Ein Team, das unter anderem von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) geleitet wurde, hat eine 40 Jahre alte Vorhersage des Physik-Nobelpreisträgers Duncan Haldane experimentell bewiesen. Das könnte für Quantencomputer vielversprechend sein.

Ein Team von Forschenden unter der Leitung der Empa und des International Iberian Nanotechnology Laboratory hat experimentelle Beweise für eines der wichtigsten Modelle des Quantenmagnetismus geliefert: die Haldane-Phase. Sie wurde durch den Physik-Nobelpreisträger von 2016, F. Duncan M. Haldane, vor 40 Jahren vorhergesagt. Damals hatte Haldane vorausgesagt, dass eine Kette von aneinandergereihten Spin-1-Bausteinen fraktioniert sein sollte, so dass sich die letzten Einheiten der Kette wie Spin-1/2-Objekte verhalten.

Bisher war eine direkte Beobachtung des Phänomens nicht möglich. Dies ist den Wissenschaftlern laut einem Bericht der Empa nun mithilfe selbst hergestellter eindimensionaler Spin-Ketten gelungen. Sie nutzten dafür das dreieckige aromatische Kohlenwasserstoffmolekül mit Spin 1, Triangulen. Diese verbinden sich durch Erhitzen im Ultrehochvakkum zu Ketten. Sie wurden mittels Rastertunnelmikroskopie auf einer Goldoberfläche untersucht.

Die Forschenden beobachteten, dass die jeweils äussersten Kettenglieder der Triangulen-Ketten tatsächlich heller leuchteten. Diese sogenannten Kondo-Resonanzen sind ein charakteristischer spektroskopischer Fingerabdruck von Spin-1/1-Quantenobjekten in Kontakt mit einer Metalloberfläche. Ihre Entdeckung wurde jetzt im Fachmagazin „Nature“ veröffentlicht.

Nun haben die Wissenschaftler laut Empa vor allem auch zweidimensionale Netzwerke von Quantenmagneten im Fokus. Solche Spin-Netzwerke seien eine vielversprechende Materialplattform für das Quantum Computing. mm

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