Efecto magnetocalórico gigante en el candidato supersólido de espín Na₂ BaCo(PO₄) ₂

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• El magnetismo cuántico
• Los materiales cuánticos

Sus antecedentes:

• El supersólido es un estado cuántico exótico de la materia que exhibe propiedades sólidas y superfluidas.
• Realizar la supersolididad en sistemas de materia condensada ha sido un desafío de larga data.
• Los informes anteriores de supersolididad, como en 4He, fueron identificados más tarde como artefactos.

Objetivo del estudio:

• Para encontrar evidencia de un análogo magnético cuántico de la supersolididad en la materia condensada.
• Investigar las propiedades y aplicaciones potenciales de este nuevo estado cuántico.

Principales métodos:

• Síntesis del antiferromagnético de rejilla triangular Na2BaCo(PO4) 2.
• Observación experimental de un efecto magnetocalórico gigante durante el enfriamiento por desmagnetización.
• Simulaciones teóricas utilizando un modelo de eje fácil de Heisenberg.
• Difracción de neutrones para identificar el ordenamiento del espín y la incommensurabilidad entre capas.

Principales resultados:

• Se encontraron pruebas de una fase supersólida de espín en Na2BaCo(PO4) 2.
• Se observó un efecto magnetocalórico gigante, que alcanzó menos de 100 mK.
• Los campos críticos experimentales y los perfiles de refrigeración coinciden con las simulaciones teóricas.
• La difracción de neutrones confirmó la coexistencia de un orden sólido de espín de tres subrejas y la incommensurabilidad entre capas.

Conclusiones:

• El estudio revela un fuerte efecto entrópico asociado con la fase supersólida de espín en un imán cuántico frustrado.
• Este descubrimiento abre vías prometedoras para las tecnologías de refrigeración sub-kelvin, abordando las preocupaciones sobre la escasez de helio.