Открытие исследователей может стать основой для создания самозаряжающихся компьютеров и электронных устройств, способных выдерживать экстремальные условия космоса.
Это достижение стало результатом исследования группы ученых из Калифорнийского университета в Ирвайне под руководством профессора физики Луиса А. Хауреги. По словам исследователей, новое состояние материи — это не просто теоретическая концепция: его впервые удалось зафиксировать экспериментально, что делает открытие по-настоящему уникальным.
Новое квантовое состояние можно сравнить с одним из агрегатных состояний вещества — твердое, жидкое или газообразное — но в мире субатомных частиц. Оно возникает в результате необычного взаимодействия электронов и их противоположностей — так называемых дырок. В этом состоянии электроны и дырки не просто взаимодействуют, но спонтанно объединяются в пары, создавая экзотические квазичастицы — экситоны. Особенность этих экситонов заключается в том, что их спины направлены в одну и ту же сторону, что ранее никто не наблюдал. Если бы это вещество можно было держать в руках, по словам Хауреги, оно светилось бы ярким светом с высокой частотой.
Для того чтобы зафиксировать это состояние, физикам пришлось создать особый материал — пентателлурид гафния, который был синтезирован в лаборатории университета постдокторантом Цзинью Лю и его коллегами. Затем материал подвергли воздействию экстремально сильного магнитного поля — до 70 Тесла, что в сотни раз превышает силу поля обычного бытового магнита. Этот эксперимент проходил в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико. Именно в этих условиях материал неожиданно терял свою способность проводить электрический ток, что указывало на его переход в новое квантовое состояние.
Хауреги отмечает, что это открытие может кардинально изменить существующий подход к разработке энергоэффективной электроники. В традиционных материалах сигналы передаются за счет электрического заряда, но в новом веществе вместо электричества можно использовать спин частиц, то есть направление их квантового вращения, что позволит значительно снизить энергопотребление. Подобная технология лежит в основе перспективного направления спинтроники и квантовых вычислений.
Еще одной важной характеристикой нового материала является его стойкость к радиации. Это делает его особенно перспективным для применения в условиях космоса, где высокая радиационная нагрузка может выводить из строя обычную электронику. В контексте растущего интереса к пилотируемым миссиям, например, на Марс, такие решения становятся критически важными. «Если мы хотим, чтобы компьютеры в космосе работали долго, наше открытие может стать одним из возможных решений», — подчеркивает Хауреги.
Пока ученые не до конца осознают весь спектр потенциальных применений этого состояния материи, однако они уверены, что оно может стать основой для принципиально нового направления в физике конденсированных сред.
Фото: hi-tech.mail.ru