Na rozhraní dvou exotických materiálů, které tvoří sendvič, byla nalezena nová forma, v níž může existovat hmota – jiná než v pevném, kapalném, plynném nebo plazmovém stavu.
Zdá se, že nový kvantový stav, nazývaný kvantový kapalný krystal, se řídí vlastními pravidly a nabízí vlastnosti, které by mohly otevřít cestu k pokročilým technologickým aplikacím, uvedli vědci.
V článku publikovaném v časopise Science Advances popsal tým výzkumníků pod vedením Rutgersovy univerzity experiment zaměřený na interakci mezi vodivým materiálem zvaným Weylův polokov a izolačním magnetickým materiálem známým jako spinový led, když jsou oba vystaveny extrémně vysokému magnetickému poli. Oba materiály jsou samostatně známé svými jedinečnými a komplexními vlastnostmi.
„Ačkoli každý z těchto materiálů byl již důkladně prozkoumán, jejich interakce na této hranici zůstala zcela neprozkoumaná,“ uvedl v prohlášení Tsung-Chi Wu, doktor fyziky a astronomie na Rutgersově univerzitě a první autor studie. „Pozorujeme nové kvantové fáze, které vznikají pouze při interakci těchto dvou materiálů. Vzniká tak nový, dosud neznámý kvantově topologický stav hmoty ve vysokých magnetických polích.“
Tým zjistil, že na rozhraní těchto dvou materiálů jsou elektronické vlastnosti Weylova polokovu ovlivněny magnetickými vlastnostmi spinového ledu. Tato interakce vede ke vzniku velmi vzácného jevu zvaného elektronická anizotropie, kdy materiál vede elektřinu v různých směrech odlišně. Zjistili, že v rámci 360stupňového kruhu je vodivost minimální v šesti konkrétních směrech. Překvapivě, jakmile se magnetické pole zvýší, elektrony náhle začnou proudit ve dvou opačných směrech.
Zdroj: Youtube.com
Tento objev je v souladu s pozorovanou vlastností kvantových jevů známou jako rotační narušení symetrie a naznačuje vznik nové kvantové fáze ve vysokých magnetických polích.
Nové způsoby řízení vlastností materiálů Podle Wu jsou tato zjištění významná, protože odhalují nové způsoby kontroly a manipulace s vlastnostmi materiálů. Pochopením toho, jak se elektrony v těchto speciálních materiálech pohybují, by vědci mohli navrhnout nové generace ultracitlivých senzorů kvantového magnetického pole, které by lépe fungovaly v extrémních podmínkách, například ve vesmíru nebo uvnitř výkonných strojů.
Weylovy polokovové materiály jsou materiály, které díky speciálním relativistickým kvazičásticím zvaným Weylovy fermiony umožňují proudění elektřiny neobvyklým způsobem při velmi vysoké rychlosti a s nulovými energetickými ztrátami. Spinový led jsou naopak magnetické materiály, v nichž jsou magnetické momenty (malá magnetická pole uvnitř materiálu) uspořádány podobně jako polohy atomů vodíku v ledu. Když se tyto dva materiály zkombinují, vytvoří heterostrukturu složenou z atomárních vrstev různých materiálů.
Možný přínos objevu pro technologie Objev tohoto nového stavu hmoty by mohl mít významné důsledky v oblasti kvantových počítačů. Kvantové tekuté krystaly by mohly být využity k vývoji stabilnějších a účinnějších qubitů, což je pro rozvoj kvantových počítačů klíčové. Tyto stroje mají potenciál řešit složité problémy mnohem rychleji než klasické počítače, což by mohlo způsobit revoluci v oblastech, jako je kryptografie, simulace materiálů a umělá inteligence.
Kromě toho by studium těchto materiálů mohlo otevřít nové cesty pro výzkum v oblasti částicové fyziky . Weylovy fermiony, které jsou základem chování Weylových polokovů, byly předmětem zájmu kvůli své podobnosti s hypotetickými částicemi navrženými v kvantové teorii pole. Lepší pochopení těchto kvazičástic by mohlo poskytnout vodítko ke sjednocení základních přírodních sil.
Objev kvantových kapalných krystalů představuje nejen průlom v chápání stavů hmoty, ale nabízí také nový horizont technologických a vědeckých možností. Jak budou vědci pokračovat ve zkoumání vlastností těchto materiálů, je pravděpodobné, že se objeví inovativní aplikace, které změní technologii a vědu, jak ji známe.
Techzpravy.cz
Sport - Aktuálně.cz|
KINOTIP2.cz|
Fajnstyl.cz|
SportWin|
Žena.cz|