RNDr. Katarína Karľová, PhD. a doc. RNDr. Jozef Strečka, PhD. z Ústavu fyzikálnych vied Prírodovedeckej fakulty UPJŠ v Košiciach sa podieľali na teoretickom objave nového typu správania kvantových magnetov. Ukázali, že v určitej triede kvantových magnetických materiálov sa môže prejaviť nezvyčajný Kasteleynov fázový prechod, ktorý bol doteraz spájaný najmä s klasickými fyzikálnymi systémami. Výsledok publikoval prestížny fyzikálny časopis Physical Review Letters.
Výnimočnosť Kasteleynovho fázového prechodu spočíva v tom, že systém sa na jeho dvoch stranách správa úplne odlišne. Pod kritickou teplotou zostáva prakticky „zamrznutý“, no po jej prekročení sa v ňom náhle začnú vytvárať dlhé reťazce excitácií, ktoré prechádzajú celým magnetickým systémom (obr. 1). Túto dramatickú zmenu sprevádza veľmi nezvyčajná teplotná odozva magnetického systému v blízkom okolí kritickej teploty. Napríklad tepelná kapacita sa blíži k skokovitej zmene pri dosiahnutí kritickej teploty z oblasti nízkych teplôt, zatiaľ čo pri približovaní z oblasti vysokých teplôt je riadená mocninovým zákonom (obr. 2).
Autori ukázali, že Kasteleynov fázový prechod sa môže objaviť aj v kvantových magnetoch, kde doposiaľ nebol identifikovaný. Navyše nejde iba o jeden špecifický magnetický systém. Výsledky naznačujú existenciu širšej triedy frustrovaných kvantových magnetov s podobným správaním. Tento teoretický výskum má aj perspektívu smerom k experimentálnemu overeniu. Vedci navrhli ako by bolo možné pripraviť kvantové magnetické materiály s požadovanou magnetickou štruktúrou. Tento návrh vychádza z cielenej chemickej prípravy štruktúrnych analógov už známych bimetalických polymérnych koordinačných zlúčenín na báze Cu a Fe.
Publikácia je hlavným výsledkom MSCA postdoktorandského pobytu Kataríny Karľovej na CY Cergy Paris Université vo Francúzsku. Výskum vznikol v medzinárodnej spolupráci s vedcami z CY Cergy Paris Université vo Francúzsku, École Polytechnique Fédérale de Lausanne vo Švajčiarsku, RWTH Aachen University v Nemecku, Yukhnovskii Institute for Condensed Matter Physics v L’vove na Ukrajine a Sorbonne Université vo Francúzsku.
K. Karľová, A. Rufino, T. Verkholyak, N. Caci, S. Wessel, J. Strečka, F. Mila, A. Honecker, Approaching Kasteleyn Transition in Frustrated Quantum Heisenberg Antiferromagnets. Phys. Rev. Lett. 137 (2026) 116703, doi: https://doi.org/10.1103/4cn4-fymq
