Электроника будет работать "вечность" на одном заряде: что придумали ученые
Американские ученые разработали новый квантовый материал с уникальными электронными свойствами, которые можно будет использовать для создания сверхэффективных электронных систем.
Об этом пишет interestingengineering.com.
Для того, чтобы раскрыть сверхпроводящие свойства, физики из Университета Райса (Хьюстон, штат Техас) использовали крошечные количества элемента индия.
Симметрия кристаллов и новый материал
Команда исследователей добавила индий в дисульфид тантала (TaS₂), являющийся слоистым соединением.
Эта незначительная корректировка привела к изменению симметрии кристалла, а это вызвало весьма необычное электронное поведение. Ключевым результатом стала редкая закономерность электронного потока, известная как поведение линии Крамерса.
Линия Крамерса – это термин, который может быть связан с несколькими концепциями в физике, в том числе с теоремой Крамерса. Она утверждает, что в квантовой механике каждое энергетическое состояние системы, имеющей полуцелый спин (собственный момент импульса элементарных частиц) и обращение времени, является, по крайней мере, дважды вырожденным (то есть имеет два состояния с одинаковой энергией). В частности, это касается основного состояния – стационарного состояния, энергия системы в котором минимальна.
В модифицированной структуре электроны с противоположными спинами двигались по отдельным траекториям в импульсном пространстве, подобно автомобилям, движущимся в противоположных направлениях по разделенной автомагистрали.
Эти пути оставались разделенными до тех пор, пока не сходились в так называемой узловой линии — защищенном состоянии, которое обеспечивает необычные свойства проводимости.
Новый суперпроводник
Кроме всего прочего, новый материал продемонстрировал и сверхпроводящие свойства, что позволяет ему проводить электрический ток без потерь энергии.
Такое редкое сочетание свойств открывает хорошие перспективы для использования материала в топологических сверхпроводниках. Эти системы могут обеспечить более стабильные платформы квантовых вычислений и повысить эффективность передачи энергии.
Исследователи подбирали различные составы для оптимизации характеристик материала. Их целью было улучшить как структурные, так и квантовые характеристики материала посредством точного химического проектирования.
Для проверки своих экспериментальных результатов команда использовала и теоретические расчеты. Модели хорошо соответствовали лабораторным данным, подтверждая электронную топологию материала и подкрепляя результаты.
Исследователи говорят, что, открыв новый металл, они сделали еще одни шаг на пути к разработке энергосберегающих технологий нового поколения.
Также Фокус писал, что исследователи из университета американского штата Орегон обнаружили новые кристаллы, которые могут хранить информацию, записанную исключительно с помощью света.
Ранее стало известно, что нанокристаллы, расположенные внутри некоторых древнейших пород, могут рассказать историю зарождения жизни на нашей планете.