Прорив у квантовій фізиці: створено екзотичний надпровідник, керований магнетизмом
Ученим вдалося локалізувати екзотичний стан надпровідності, який контролює, а не руйнує сильний магнетизм.
Хоча деякі технологічні досягнення ґрунтуються на пошуку способів створення струмів нульового опору за вищих температур, фізики також розглядають ефективніші способи точного управління надефективним потоком електронів. На жаль, багато процесів, які чудово підходять для звичайної електроніки, як-от застосування зовнішніх магнітних полів, ризикують вплинути на властивості, які роблять надпровідники такими ефективними. Фізикам вдалося локалізувати екзотичний стан надпровідності, який контролює, а не руйнує сильний магнетизм. Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature Physics, пише ScienceAlert.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Фізикам вдалося зробити це, використовуючи топологічний ізолятор, тобто напівпровідниковий матеріал, який проводить електрику на своїй поверхні, але не всередині через те, як усередині нього розташовані електрони. За словами вчених, можна забезпечити топологічні ізолятори магнітними атомами, щоб ними можна було керувати за допомогою магніту.
Фізики створили двовимірний топологічний ізолятор із ртуті, марганцю й телуру. Це дало їм змогу перевести електрони в екзотичний стан, званий станом Фульде-Феррелла-Ларкіна-Овчиннікова, де квантово-активовані пари електронів, які дають змогу струмам текти без опору, змінюються так, що ними можна керувати.
У такому вигляді пристрій міг би працювати як джозефсонівський контакт — компонент надпровідних ланцюгів, де надпровідні частини розділені тонким шаром ненадпровідного матеріалу.
Хоча стан Фульде-Феррелла-Ларкіна-Овчиннікова спостерігався в надпровідних матеріалах як об'ємна властивість, його обмеження джозефсонівським контактом у спосіб, який дозволяє їм можна було керувати, дає змогу фізикам вивчати це явище детальніше та розробляти технології, які могли б краще керувати надпровідними системами.
За словами вчених, вони поєднують переваги надпровідника з керованістю топологічного ізолятора. Використовуючи зовнішнє магнітне поле, тепер можна точно контролювати властивості надпровідності. Автори дослідження вважають, що це справжній прорив у квантовій фізиці.
Як завжди, глибше розуміння фізичних явищ, як-от взаємодії між надпровідністю й магнетизмом, потенційно може призвести до інноваційніших застосувань цих явищ.
Надпровідність уже використовують по-різному: від компонентів усередині апаратів МРТ до потягів на магнітній підвісці, що плавають над рейками, а це ще один приклад динамічного взаємозв'язку між надпровідниками та магнітами.
У майбутньому результати, представлені фізиками, можуть призвести до розробки надпровідників, пристосованих для конкретних завдань і цілей. Одним із прикладів є квантові обчислення, де контроль над електронами та стійкість до зовнішнього втручання мають вирішальне значення для функціональності.
Фокус уже писав про те, чому не можна безпосередньо побачити темну матерію. Відповідь залежить від того, що таке темна матерія, про яку в учених є багато гіпотез, але немає доказів.
Також Фокус писав про те, що фізики вважають, що темна матерія складається з частинок, які переміщуються швидше за швидкість світла. Тому більша частина Всесвіту наповнена саме такими частинками.