從可持續(xù)的碳?xì)浠衔锏叫D(zhuǎn)液

汽油等燃料由碳?xì)浠衔锝M成 - 碳?xì)浠衔锸且粋€(gè)完全由碳和氫組成的分子族。顏料和染料，煤和焦油也由碳?xì)浠衔锝M成。

這些常見的，豐富的材料，有時(shí)甚至與廢物有關(guān)，通常不被認(rèn)為是電子或磁性的。

但是，一個(gè)國際研究小組由領(lǐng)導(dǎo)馬修J. Rosseinsky教授在大學(xué)的化學(xué)系和科斯馬斯Prassides教授在東北大學(xué)取得了顯著的發(fā)現(xiàn)。

該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了如何采用這種碳?xì)浠衔锓肿映煞?，用電子裝飾它們，每個(gè)電子帶有一個(gè)小指南針 - 一個(gè)不成對(duì)的旋轉(zhuǎn) - 并將它們像盒子里的餅干一起包裝在一起以形成量子旋轉(zhuǎn)液體 - 一個(gè)長(zhǎng)期以來尋求的假設(shè)物質(zhì)的狀態(tài)。

量子自旋液體的存在首先在1973年被理論上提出。在傳統(tǒng)的磁體中，電子自旋的運(yùn)動(dòng) - 微小的磁體 - 在它們彼此平行或反平行排列時(shí)冷卻。相比之下，即使在絕對(duì)零度的最低溫度下，量子自旋液體中的自旋也不會(huì)隨機(jī)且強(qiáng)烈地停止波動(dòng)。

每個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)同時(shí)沿?zé)o數(shù)個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并與其他旋轉(zhuǎn)高度糾纏，即使是那些遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)。因此，預(yù)計(jì)這種電子旋轉(zhuǎn)海洋將成為許多具有基本和技術(shù)意義的奇異現(xiàn)象的東西。

然而，這種獨(dú)特的完全纏結(jié)狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)性實(shí)現(xiàn)至今仍未實(shí)現(xiàn)。盡管進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)四十年的搜索，但很少有量子自旋液體候選物。目前的選擇包括某些銅無機(jī)礦物和一些有機(jī)鹽，其中含有稀有，重質(zhì)或有毒元素。

在“ 自然化學(xué)”雜志連續(xù)兩篇論文中發(fā)表的研究結(jié)果中，該團(tuán)隊(duì)首次提出了從多環(huán)芳烴與堿金屬反應(yīng)制備高純度結(jié)晶材料所需的新化學(xué)成分。

從多環(huán)芳烴(具有許多芳環(huán)的分子)獲得的材料在過去被提出作為新超導(dǎo)體的候選物 - 沒有電阻且能夠在不損失能量的情況下攜帶電力的材料 - 沒有有毒或稀有元素。然而，所用合成處理中的分子組分的破壞抑制了該領(lǐng)域的任何進(jìn)展。

Matthew Rosseinsky教授說：“我們需要多年的努力來實(shí)現(xiàn)我們的突破。但最終，我們成功地開發(fā)了一條而不是兩條互補(bǔ)的化學(xué)路線，這些路線開辟了通往各種未知特性的新材料。“

Kosmas Prassides教授說：“取消現(xiàn)有的合成路障導(dǎo)致了令人興奮的發(fā)展。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，新材料的一些結(jié)構(gòu) - 完全由碳和氫制成，最簡(jiǎn)單的組合 - 顯示出前所未有的磁性 - 旋轉(zhuǎn)液體行為 - 在超導(dǎo)性和量子計(jì)算中具有潛在的應(yīng)用。