Електроніка працюватиме "вічність" на одному заряді: що придумали вчені
Американські вчені розробили новий квантовий матеріал з унікальними електронними властивостями, які можна буде використовувати для створення надефективних електронних систем.
Про це пише interestingengineering.com.
Для того, щоб розкрити надпровідні властивості, фізики з Університету Райса (Х'юстон, штат Техас) використовували крихітні кількості елемента індію.
Симетрія кристалів і новий матеріал
Команда дослідників додала індій у дисульфід танталу (TaS₂), що є шаруватим з'єднанням.
Це незначне коригування призвело до зміни симетрії кристала, а це викликало вельми незвичайну електронну поведінку. Ключовим результатом стала рідкісна закономірність електронного потоку, відома як поведінка лінії Крамерса.
Лінія Крамерса — це термін, який може бути пов'язаний із кількома концепціями у фізиці, зокрема з теоремою Крамерса. Вона стверджує, що у квантовій механіці кожен енергетичний стан системи, яка має напівцілий спін (власний момент імпульсу елементарних частинок) та обертання часу, є принаймні двічі виродженим (тобто має два стани з однаковою енергією). Зокрема, це стосується основного стану — стаціонарного стану, енергія системи в якому мінімальна.
У модифікованій структурі електрони з протилежними спінами рухалися окремими траєкторіями в імпульсному просторі, подібно до автомобілів, що рухаються в протилежних напрямках розділеною автомагістраллю.
Ці шляхи залишалися розділеними доти, доки не сходилися в так званій вузловій лінії — захищеному стані, який забезпечує незвичайні властивості провідності.
Новий суперпровідник
Крім усього іншого, новий матеріал продемонстрував і надпровідні властивості, що дозволяє йому проводити електричний струм без втрат енергії.
Таке рідкісне поєднання властивостей відкриває хороші перспективи для використання матеріалу в топологічних надпровідниках. Ці системи можуть забезпечити більш стабільні платформи квантових обчислень і підвищити ефективність передачі енергії.
Дослідники підбирали різні склади для оптимізації характеристик матеріалу. Їхньою метою було поліпшити як структурні, так і квантові характеристики матеріалу за допомогою точного хімічного проектування.
Для перевірки своїх експериментальних результатів команда використовувала і теоретичні розрахунки. Моделі добре відповідали лабораторним даним, підтверджуючи електронну топологію матеріалу і підкріплюючи результати.
Дослідники кажуть, що, відкривши новий метал, вони зробили ще один крок на шляху до розроблення енергозберігаючих технологій нового покоління.
Також Фокус писав, що дослідники з університету американського штату Орегон виявили нові кристали, які можуть зберігати інформацію, записану виключно за допомогою світла.
Раніше стало відомо, що нанокристали, розташовані всередині деяких найдавніших порід, можуть розповісти історію зародження життя на нашій планеті.