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科技日报记者 张佳欣
据发表在最新一期《物理评论快报》上的论文，芬兰阿尔托大学用有机分子设计了一种迄今最小的量子磁体，首次展示了真实空间测量中的色散三重子激发。这种量子磁体为探索复杂的量子多体现象提供了一个强大的平台。
艺术图描绘了钴-酞菁分子的磁激发，其中纠缠电子传播成三重子。图片来源：何塞·拉多/阿尔托大学
量子材料是由微观水平上的电子之间的相互作用决定的。这些电子关联导致了不寻常的现象，如高温超导或复杂的磁态，而量子关联则产生了新的电子态。在两个电子的情况下，有两个纠缠态，称为单重态和三重态。给电子系统提供能量可激发它从单重态到三重态。在某些情况下，这种激发可以通过一种称为三重子的纠缠波在材料中传播。这些激发在传统的磁性材料中是不存在的，而在量子材料中测量它们仍然是一个挑战。
在这项新研究中，该团队使用小有机分子创造了一种具有不同寻常的磁性的人造量子材料。使用非常简单的分子构件，研究人员以一种前所未有的方式设计和探测这种复杂的量子磁体，揭示出在其独立部分中没有发现的现象。研究证明，其构件的单重态－三重态激发可作为三重子穿过分子网络。
研究人员表示，他们证明了可在人造材料中创造一种奇特的量子磁激发。该团队计划将他们的方法扩展到更复杂的构建块，以设计其他奇异的磁激发和量子材料的排序。从简单的成分进行合理的设计不仅有助于理解相关电子系统的复杂物理学，而且还为设计量子材料建立新的平台。
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