Ez a kvantummágneses jelenség fontos lehet kvantumbitek előállítása és szupravezetés terén.
Az ELKH Energiatudományi Kutatóközpontban (EK) Nemes-Incze Péter vezetésével működő MTA EK Topológia Nanoszerkezetekben Lendület Kutatócsoport munkatársai rámutattak, hogy a romboéderes grafit talán a legegyszerűbb kristály, amelyben az elektronok közötti kölcsönhatás erős korrelációs effektusokat eredményez.
A pásztázószondás mérések eredményei alapján a romboéderes grafitban az elektronok egy különleges, úgynevezett kvantummágnest képeznek, amelynek fontos tulajdonsága, hogy szigetelő és fémes állapot egyszerre van jelen a felületén. A mostani vizsgálatok révén a kutatók igazolták, hogy ez a roppant egyszerű modellrendszer alkalmas az erős kölcsönhatások tanulmányozására.
Az elektronok egymással való kölcsönhatása kristályos anyagokban tudományos és gyakorlati szempontból is izgalmas jelenségeket hoz létre. Ilyen effektusok többek között a Majorana-kvázirészecskék, valamint a frakcionalizált spin és elektromos töltés. A kölcsönható elektronrendszerek alaposabb megértése olyan jelentős előrelépésekhez járulhat hozzá, mint a robusztus kvantumbitek előállítása, illetve a magas hőmérsékletű szupravezetés megvalósítása. A kutatás eredményeit a rangos Science Advances tudományos folyóiratban publikálták.
A fizikában általában a legegyszerűbb rendszerek tanulmányozásából származnak a jelentős előrelépések, a kölcsönható elektronrendszerek esetében azonban ez a fontos tudományos vezérlőelv kevésbé teljesül. Az erős kölcsönhatásokat mutató anyagok három, négy vagy akár több atomi komponenst tartalmazó, bonyolult szerkezetekben kristályosodnak. Nemes-Incze Péter és kutatócsoportja rámutatott, hogy a romboéderes grafit talán a legegyszerűbb kristály, amelyben az elektronok közötti kölcsönhatás erős korrelációs effektusokat eredményez. A grafitkristály egyszerűsége abban rejlik, hogy csupán szénatomokból épül fel, az erős kölcsönhatások a romboéderes grafit lépcsőszerű atomi szerkezetéből fakadnak.
A hőmérsékletfüggő, pásztázó alagútmikroszkópos mérések azt mutatják, hogy az erős korrelációk legalább 16 kelvin hőmérsékletig jelen vannak a mintában. A pásztázószondás mérések eredményei alapján a romboéderes grafitban az elektronok egy különleges, úgynevezett kvantummágnest képeznek, amelynek fontos tulajdonsága, hogy szigetelő és fémes állapot egyszerre van jelen a felületén. Ezek a mérések csupán az első lépést jelentik a romboéderes grafit tulajdonságainak feltárásában, azt azonban máris megmutatták, hogy ez a roppant egyszerű modellrendszer alkalmas az erős kölcsönhatások tanulmányozására.