Американські науковці з Каліфорнійського університету в Ірвайні здійснили прорив у фізиці, відкривши новий квантовий стан матерії, що може стати підґрунтям для створення високоенергоефективних пристроїв майбутнього.
Про це розповідає ProIT
Унікальні властивості нового квантового стану
Відкритий стан відрізняється надзвичайною стійкістю до радіації — це ключова характеристика для електроніки, яку планують використовувати у космічних технологіях. За словами дослідників, нова фаза матерії може бути застосована для виробництва комп’ютерів, здатних до самостійної перезарядки та роботи в екстремальних умовах далекого космосу. Зокрема, такий матеріал не піддається руйнівному впливу випромінювання, що є актуальним для майбутніх місій, наприклад, до Марса, які планує SpaceX.
“Це нова фаза матерії, аналогічна тому, як вода може існувати в рідкому, крижаному чи пароподібному стані. Це було передбачено лише теоретично – досі ніхто не зміг виміряти це”, — зазначає професор фізики та астрономії Каліфорнійського університету в Ірвайні Луїс Хаурегі.
Як працює новий стан і що це змінює
Відкриття базується на особливій поведінці електронів та так званих “дірок” — вакансій, які можуть об’єднуватися у пари, утворюючи ексітони, що поводять себе як квазічастинки. У цій фазі електрони й “дірки” рухаються у єдиному напрямку, а сама матерія нагадує рідину. Для створення такого стану дослідники застосували до матеріалу на основі пентателуриду гафнію надсильне магнітне поле напругою до 70 Тл — це у сотні разів більше, ніж у побутових магнітах. Під впливом цього поля провідність матеріалу різко зменшується, що й вказує на перехід у новий унікальний стан.
За словами Луїса Хаурегі, якщо б цей матеріал можна було потримати у руках, він би випромінював яскраве високочастотне світло. Дослідники підтвердили існування цієї фази завдяки експериментам у Лос-Аламоській національній лабораторії у Нью-Мексико.
Ще однією особливістю відкриття є можливість використання спіну замість електричного заряду для передачі сигналів. Це відкриває шлях до новітніх енергоефективних технологій, зокрема спінової електроніки та квантових пристроїв. На відміну від матеріалів, що застосовуються в сучасній електроніці, нова квантова фаза не вразлива до жодного типу випромінювання.
Результати дослідження опубліковані у журналі Physical Review Letters.
