Американские учёные из Калифорнийского университета в Ирвайне совершили прорыв в физике, открыв новое квантовое состояние материи, которое может стать основой для создания высокоэнергоэффективных устройств будущего.
Об этом сообщает ProIT
Уникальные свойства нового квантового состояния
Открытое состояние отличается чрезвычайной стойкостью к радиации — это ключевая характеристика для электроники, которую планируют использовать в космических технологиях. По словам исследователей, новая фаза материи может быть применена для производства компьютеров, способных к самостоятельной перезарядке и работе в экстремальных условиях дальнего космоса. В частности, такой материал не поддаётся разрушительному воздействию излучения, что актуально для будущих миссий, например, на Марс, которые планирует SpaceX.
«Это новая фаза материи, аналогичная тому, как вода может существовать в жидком, ледяном или парообразном состоянии. Это было предсказано лишь теоретически – до сих пор никто не смог это измерить», — отмечает профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Ирвайне Луис Хауреги.
Как работает новое состояние и что это меняет
Открытие основано на особом поведении электронов и так называемых «дырок» — вакансий, которые могут объединяться в пары, образуя экситоны, которые ведут себя как квазичастицы. В этой фазе электроны и «дырки» движутся в едином направлении, а сама материя напоминает жидкость. Для создания такого состояния исследователи применили к материалу на основе пентателурида гафния сверхсильное магнитное поле напряжением до 70 Тл — это в сотни раз больше, чем в бытовых магнитах. Под воздействием этого поля проводимость материала резко уменьшается, что и указывает на переход в новое уникальное состояние.
По словам Луиса Хауреги, если бы этот материал можно было держать в руках, он бы излучал яркий высокочастотный свет. Исследователи подтвердили существование этой фазы благодаря экспериментам в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико.
Ещё одной особенностью открытия является возможность использования спина вместо электрического заряда для передачи сигналов. Это открывает путь к новейшим энергоэффективным технологиям, в частности спиновой электронике и квантовым устройствам. В отличие от материалов, применяемых в современной электронике, новая квантовая фаза не уязвима к никакому типу излучения.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
