二十年来，人们一直认为在合成材料中发现了一种可能的量子自旋液体。在这种情况下，即使在宏观层面上，它也不会遵循经典物理定律，而是遵循量子世界的定律。这些材料有很大的希望：它们将适用于量子纠缠信息传输(量子密码学)甚至量子计算的应用。

然而，现在，来自TUWien和日本Toho大学的研究人员表明，这种有前途的材料κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3不是预测的量子自旋液体，而是一种可以描述的材料使用已知的概念。

在他们最近发表在《自然通讯》杂志上的文章中，研究人员报告了他们如何通过测量κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3中的电阻作为温度和压力的函数来研究神秘的量子态。2021年，维也纳工业大学固体物理研究所的AndrejPustogow已经研究了这种材料的磁性。

相图说明材料特性

“相图是物理学的语言，”当前研究的主要作者Pustogow说。如果您理解这种语言，快速浏览一下图表就会显示材料的特性如何随温度和压力而变化。例如，水在0°C时变为固态，在100°C时变为气态。如果现在改变压力，例如在高压锅中加热水，沸点会升高到100°C以上。

现在为了弄清楚所谓的量子自旋液体——即电子自旋可以在其中自由旋转并量子纠缠的液体——在压力下的行为，研究小组进行了系统的电阻测量。Pustogow说：“特别之处在于，相界的形状可以让我们深入了解磁量子涨落的物理学，而这实际上无法用电阻本身来测量。”这只有通过一种全世界独一无二的方法才能实现，日本合作伙伴使用这种方法来研究材料。Pustogow继续说道：“因此，我们使不可能成为可能，并跟踪磁矩的熵足迹，从而获得对假定的量子自旋流体的新见解。”

研究人员还发现，κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3的相图与氦3的相图非常相似。早在1950年代，一名苏联研究人员就预测，氦3的行为与传统材料不同，在低温(低于0.3开尔文)下会从固态转变为液态，而不是从液态转变为固态。当温度升高时，固体中的电子从金属态(移动电子)冻结为莫特绝缘体(其中电子牢固地束缚在原子上并且不移动)时，固体中的电子会发生完全相同的效果。

这种以预测它的研究人员命名的“Pomeranchuk效应”也被国际研究团队在κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3中观察到：冷却时熔化成液体(金属)的电子。然而，低于6开尔文时，电子会再次冻结并失去磁矩。

“虽然κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3本身不是量子自旋液体，但我们的研究为进一步研究这些材料提供了重要线索。例如，我们的实验有助于更好地理解磁弹性耦合的机制.如果我们成功地控制了这种效应，我们也可能最终实现量子自旋液体，”Pustogow说。