В MIT открыли электронный лёд: представлено новое квантовое состояние в ультратонком графене

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

В мире квантовой механики, где привычные законы физики перестают работать, ученые то и дело натыкаются на совершенно неожиданные явления. Недавнее открытие физиков из MIT — одно из таких. Они обнаружили, что электроны в ультратонких материалах могут замерзать, образуя своеобразный электронный «лёд», который сосуществует с другими экзотическими квантовыми состояниями. Это открытие, опубликованное в журнале Nature, открывает новые горизонты для понимания поведения электронов в необычных условиях и может привести к революционным технологиям будущего.

Золотая жила графена: что такое ромбоэдрический пентаслойный графен?

Речь идет о ромбоэдрическом пентаслойном графене — необычной модификации хорошо знакомого нам графена. Графен, в свою очередь, это лист углерода толщиной в один атом, напоминающий пчелиные соты. Он обладает исключительной прочностью и электропроводностью. Ромбоэдрический пентаслойный графен отличается тем, что состоит из пяти слоев графена, уложенных особым образом. Именно эта сложная структура придает материалу уникальные свойства, которые и стали предметом изучения команды Луна Цзюя.

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Как выразился сам Цзюй, «мы нашли золотую жилу, и каждая лопата открывает что-то новое». И действительно, с момента открытия этого материала ученые продолжают находить в нём всё новые и новые удивительные свойства.

Квантовый «сэндвич» и фракционирование электронов

Исследования проводились с использованием сложной структуры: ромбоэдрический пентаслойный графен помещался между слоями гексагонального нитрида бора, образуя своего рода квантовый «сэндвич». Применяя различные напряжения к этой структуре, ученые обнаружили, что электроны могут вести себя совершенно неожиданным образом.

Одной из самых поразительных находок стало явление фракционирования электронов. В определенных условиях электроны, казалось, расщеплялись на части самих себя, проявляя так называемый дробный квантовый эффект Холла. Этот эффект, ранее наблюдавшийся только в сложных системах при сильных магнитных полях, в новом материале проявлялся без внешнего магнитного поля.

Электронный «лёд» и «реки» квантовых состояний

Новые эксперименты, проведенные при температурах, близких к абсолютному нулю (всего 30 милликельвинов!), принесли еще более сенсационные результаты. Ученые обнаружили, что в этих условиях электроны могут не только «расщепляться», но и замерзать, образуя своего рода электронный «лёд».

Это состояние сосуществует с уже известным дробным квантовым эффектом Холла. Цзюй проводит интересную аналогию: представьте себе карту, где нанесены «реки» из электронов, находящихся в жидком состоянии (соответствующие дробному квантовому эффекту Холла), прорезающие «ледники» из замерзших электронов (соответствующие электронному «льду»). Управляя напряжением, можно менять конфигурацию этого квантового «ландшафта».

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Перспективы и будущее ультратонкой электроники

Открытие электронного «льда» — это не просто курьезный научный факт. Это еще один шаг к созданию новых, более совершенных электронных устройств. Возможность управлять состоянием электронов в ультратонких материалах открывает двери к созданию квантовых компьютеров, сверхпроводников и других передовых технологий.

Важно отметить, что обнаруженные явления наблюдались не только в пентаслойном, но и в четырехслойном ромбоэдрическом графене. Это указывает на то, что обнаруженное поведение характерно для целого класса материалов, и что это может быть только началом целой серии открытий в этой области.

Исследования продолжаются, и, как знать, какие еще удивительные свойства откроет нам эта «золотая жила» графена в будущем. Одно можно сказать наверняка: мир ультратонкой электроники полон сюрпризов, и нас ждут еще более захватывающие открытия.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

6 причин почему кофе из кофемашины дома получается хуже, чем в кофейне — и как это исправить

  • Тематическая подборка
  • Оффтопик
Вы потратили приличную сумму на современную кофемашину, выбираете дорогое зерно, но утренний эспрессо всё равно получается плоским, горчит или подозрительно напоминает напиток из вокзального...

Паводок и половодье: основные различия и причины возникновения

Весна время большой воды. Понятия «паводок» и «половодье» часто путают, хотя это разные гидрологические явления. Разберём их суть, отличия и особенности ниже. Автор: Heavylift Источник:...

Обзор блока питания PCCooler YS1200 – что происходит с напряжением и пульсациями

PCCooler YS1200 — блок питания на 1200 Вт под мощные сборки. Есть поддержка ATX 3.1 и отдельный кабель 12V-2x6 для видеокарт. По характеристикам все выглядит как нужно, но такие вещи...

Как Huawei показала, что может быть альтернативой Samsung и Apple: смартфону Huawei P9 — десять лет

В наши дни между крупными китайскими компаниями и «выжившими» A-брендами (Apple и Samsung) уже давно нет чёткой грани, однако десять лет назад ситуация воспринималась по-другому. Рынок делился на...

Большой поту: птица, которая видит с закрытыми глазами

В густых тропиках Центральной и Южной Америки обитает птица большой поту (исполинский козодой). Эту пернатую часто называют «птицей-пнём» за её невероятную способность сливаться с природной средой....