Прорив в електроніці: цей матеріал перемикається між квантовими станами на вимогу

Американські вчені виявили рідкісний квантовий матеріал, здатний перемикатися між двома різними електронними станами на вимогу. Це відкриття дасть можливість створювати більш швидкі комп'ютерні чіпи, пише Фокус.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вчені зі США виявили нову квантову властивість, що перемикається, в новому типі сульфіду нікелю, відомому як KxNi4S2. У цій сполуці нікель і сірка знаходяться між шарами калію, який може бути присутнім у різних кількостях від нуля до одиниці залежно від зразка. При цьому можна регулювати кількість калію.

Цей матеріал може перемикатися між квантовими станами в межах однієї й тієї самої структури на вимогу. Вчені кажуть, що їм невідомий інший матеріал, здатний переходити з одного квантового стану в інший, коли це необхідно.

KxNi4S2 було вперше розроблено 2021 року в межах проєкту, спрямованого на створення нових надпровідників. Але, вивчаючи його властивості, вчені виявили, що застосування електричного струму може виштовхувати калій із шарів матеріалу. Це призвело до руйнування структури, змінивши загальну форму матеріалу. Процес оборотний, що дало змогу матеріалу мати дві різні квантові властивості: конуси Дірака і плоскі зони.

Ці два квантові стани відіграють вирішальну роль в управлінні поведінкою електронів. У стані Дірака електрони поводяться так, ніби вони майже не мають маси і рухаються надзвичайно швидко. У стані плоских зон електрони сповільнюються і поводяться так, ніби вони мають велику масу.

Обидва стани ефективно перетворюють матеріал на контролер електронного потоку і дають змогу точно налаштовувати швидкість і потік. За словами вчених, такий контроль вкрай затребуваний у сучасній електроніці.

Пристрої, здатні динамічно регулювати електронну поведінку, можуть підвищити продуктивність, ефективність і функціональність у широкому спектрі технологій, таких як високошвидкісні процесори.

Автори відкриття кажуть, що високий вміст нікелю в цьому матеріалі означає, що атоми нікелю повинні взаємодіяти і зв'язуватися один з одним, і саме це обумовлює його цікаві властивості.

Можливість перемикати квантові стани в одному матеріалі може спростити проектування електронних пристроїв. Замість використання декількох матеріалів вчені могли б покладатися на єдину систему, яка змінює поведінку в режимі реального часу. Також це відкриття дає можливість для проєктування квантових матеріалів.

Як уже писав Фокус, вчені створили першу в світі квантову батарею, яка забезпечує надшвидку зарядку.

Також Фокус писав про те, що робот з ШІ вийшов з-під контролю і танцювальне шоу в Китаї закінчилося катастрофою.

Під час написання матеріалу використано джерела: Matter, Interesting Engineering.