Хиральные фононы: как они меняют правила игры в квантовой механике и открывают дверь в новый мир материалов

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Как известно, квантовая механика описывает поведение частиц на микроскопическом уровне, где обычные законы физики не работают. Однако, существуют некоторые явления, которые могут проявляться и на макроскопическом уровне, если создать специальные условия. Одно из таких явлений — это сверхпроводимость, когда материал при определенной температуре теряет сопротивление электрическому току. Сверхпроводимость имеет огромное практическое значение, так как позволяет передавать энергию без потерь, создавать мощные магниты и развивать квантовые технологии.

Автор: Bing image creator

Однако, для достижения сверхпроводимости обычно требуется очень низкая температура, близкая к абсолютному нулю (-273 градуса по Цельсию). Поэтому, одной из главных задач современной науки является поиск материалов, которые могут становиться сверхпроводниками при более высоких температурах. И вот, ученые из Университета Калифорнии в Беркли и Лоуренсовской национальной лаборатории сделали прорыв в этом направлении, используя новый подход, основанный на хиральных фононах.

Фононы — это кванты звуковых волн, которые распространяются в твердых телах. Фононы влияют на тепловые и электрические свойства материалов, а также на взаимодействие между электронами. Хиральные фононы — это особый вид фононов, которые имеют определенное направление вращения, или хиральность. Хиральность — это свойство, когда объект не может быть совмещен со своим зеркальным отражением, например, левая и правая руки человека.

Ученые обнаружили, что хиральные фононы могут вызывать необычный эффект, называемый квантовой аномальной холловской эффект, когда в материале возникает перпендикулярное к току напряжение, даже если нет магнитного поля. Этот эффект связан с тем, что хиральные фононы нарушают инверсию и симметрию времени в материале, то есть делают его несимметричным относительно отражения и обращения времени. Это, в свою очередь, влияет на поведение электронов и их спинов — квантовых магнитных моментов.

Ученые показали, что квантовый аномальный холловский эффект может приводить к возникновению сверхпроводящих пар — состояний, когда два электрона с противоположными спинами связываются друг с другом и могут свободно перемещаться по материалу без сопротивления. Таким образом, хиральные фононы могут стимулировать сверхпроводимость при более высоких температурах, чем обычно.

Это открытие открывает новые перспективы для создания и изучения сверхпроводников нового поколения, которые могут работать при комнатной температуре и без магнитного поля. Такие сверхпроводники могут революционизировать области энергетики, транспорта, медицины и квантовой информатики, а также помочь понять глубинные законы природы.

11 комментариев

Добавить комментарий

h
квантовая аномальная холловская эффект — грусть, тоска, печалька (((
a
Вообще-то хиральность и «определенное направление вращения» — разные вещи.
S
Там речь, почему-то, про стереохимию и лево/право направленное вращение вектора поляризации.
А что такое хиральность в физике даже сами физики затрудняются сказать :))
108968870713368222712@google
И никого из заметивших ошибку не смутило «открытие открывает»
108152927061520020203@google
А никого не смутило, что фотоны ВНЕЗАПНО имеют какое-то отношение к звуковым волнам? Что за новое слово в физике?
118199713066128840049@google
Статью сгенерила нейросеть, инфа сотка
n
Ну всё, фсе секреты рассказали.
1
Это писала нейросеть или просто наркоман? Что за бред?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему проект белорусского электрокара тихо закрыли (и при чём тут Китай)

Несколько лет нам обещали доступный белорусский электромобиль: по выставкам возили концепты Академии наук, а в финале показали электрический кроссовер Belgee EX50. Но громкая история закончилась...

Правда ли, что акулы старше деревьев? Почему в этом известном факте есть подвох на 200 миллионов лет

Утверждение о том, что акулы живут на Земле дольше деревьев, часто встречается в научно-популярных статьях и передачах о природе. История акул действительно насчитывает сотни миллионов лет, и они...

Ровесник Большого взрыва: в центре Млечного Пути нашли звездное скопление возрастом 13,4 миллиарда лет

Один из главных вопросов современной астрофизики — как именно и когда сформировалась наша Галактика, Млечный Путь. Согласно физическим моделям, сборка любой крупной галактики начинается...

Почему водители останавливаются после поворота, хотя основной светофор разрешал проезд, и правильно ли они поступают

На регулируемых перекрёстках нередко складывается ситуация, когда разрешающий сигнал основного светофора позволяет выполнить поворот направо, а сразу после поворота располагается пешеходный...

Почему на советском ЗИЛ-157 водитель специально спускал колёса прямо во время движения

Представьте, что тяжёлый грузовик едет по грунтовой дороге, впереди глубокая грязь или рыхлый снег. Казалось бы, перед таким участком нужно проверить, хорошо ли накачаны колёса. Но...

Сколько весит выдох планеты: метаболизм всех людей на Земле производит 2 миллиарда тонн CO₂ в год

Жизнедеятельность человека непрерывно связана с выработкой углекислого газа. С каждым вдохом в легкие поступает кислород, который разносится кровью по тканям и участвует в расщеплении питательных...