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Description
Quantum materials are systems where electronic interactions give rise to emergent new electronic states of matter which can include topological order, high temperature superconductivity, topological superconductivity, quantum spin liquids and spin ices. Classifying and understanding these behaviours often requires sensitive measurements of their magnetic properties. Muon spin rotation/relaxation is a real-space microscopic precision probe of magnetism and ideally suited for the study of quantum materials. We have used SR to identify broken time reversal symmetry in the heavy fermion superconductor UPt3 and the probable chiral p-wave superconductor Sr2RuO4. Geometrically frustrated magnets where the lattice geometry prevents all pair-wise interactions to be simultaneously satisfied can host a wide variety of novel magnetic ground states. We have used SR to search for emergent magnetic monopoles in spin ice and to identify potential quantum spin liquid states. We are developing new SR capabilities at TRIUMF which include new general purpose spectrometers and a high pressure/low temperature facility which will greatly enhance our ability to study new quantum materials in the near future.
Les matériaux quantiques sont des systèmes dont les interactions électroniques donnent à la matière de nouveaux états électroniques pouvant comprendre l’ordre topologique, la supraconductivité à haute température, la supraconductivité topologique, les liquides de spins quantiques et les glaces de spins. Classifier et comprendre ces comportements exigent souvent des mesures délicates des propriétés magnétiques. La rotation/relaxation du spin des muons est une perception de précision microscopique du magnétisme, en espace réel, et convient particulièrement bien à l’étude des matériaux quantiques. Nous avons eu recours à SR pour identifier la symétrie du temps fractionné inverse dans le supraconducteur à fermions lourds UPt3 et le supraconducteur chiral à onde P probable Sr2RuO4. Les aimants géométriquement frustrés, dont la structure en treillis empêche l’exécution simultanée de toutes les interactions par paires, peuvent contenir une grande variété de nouveaux états magnétiques normaux. Nous avons fait appel à SR pour chercher de nouveaux monopoles magnétiques dans les glaces de spin et identifier les états possibles de liquides de spins quantiques. Nous énonçons de nouvelles possibilités SR à TRIUMF, ce qui inclut de nouveaux spectromètres d’usage général et une installation à haute pression/faible température qui améliorera grandement notre capacité à étudier les nouveaux matériaux quantiques dans un proche avenir.
