Электроны ползут в квантовом замедлении: открытие чикагских физиков меняет представления о магнитных материалах

Отредактировано: Svitlana Velhush

В лаборатории Чикагского университета учёные обнаружили неожиданное поведение электронов в слоистом магнитном материале Fe₅GeTe₂: миллионы частиц движутся вместе крайне медленно, но при этом сохраняют квантовую когерентность. Это явление противоречит существующим теоретическим моделям и открывает путь к новым типам устройств памяти.

Материал Fe₅GeTe₂ относится к семейству ван-дер-ваальсовых магнитов, которые можно получать в виде атомарно тонких слоёв. Исследователи под руководством профессора Шуолуна Яна использовали метод фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением. Они облучали образец ультрафиолетовым лазером на участке всего в 10 микрометров и увидели плоскую электронную зону — признак того, что электроны почти не ускоряются при движении через материал.

В обычных условиях электроны в проводнике ведут себя подобно воде, стремительно падающей с крутого склона. Здесь же склон почти горизонтальный: частицы перемещаются в тысячи раз медленнее, но действуют согласованно, как единый квантовый ансамбль. «Мы измеряем не один электрон, а взаимодействие тысяч или миллионов, и все они движутся когерентно», — поясняет Ян.

Такое поведение сохраняется до температуры 100 кельвинов выше абсолютного нуля — относительно высокого показателя для квантовых эффектов. Это делает материал перспективным для практических применений, хотя до комнатной температуры ещё далеко. Учёные уже проверяют возможность переключения состояний с помощью лазера, что могло бы стать основой для энергонезависимой памяти нового поколения.

Открытие заставляет пересмотреть представления о магнитных взаимодействиях внутри Fe₅GeTe₂. Теоретики теперь должны заново описать, как устроена магнитная структура этого вещества. В то же время экспериментаторы планируют проверить свойства в одноатомном слое — именно в такой форме материал может найти применение в будущих квантовых устройствах.

Работа посвящена памяти выдающегося теоретика Питера Литтлвуда, внесшего большой вклад в исследования квантовых материалов. Её результаты опубликованы в Science Advances и уже вызвали интерес у специалистов по двумерным магнитам.

4 Просмотров

Источники

  • Electrons slow to a crawl in a strange new quantum state

Комментарии

Читайте больше статей по этой теме:

HKUST Researchers Redraw the Boundary between Phases of Matter A research team led by Prof. Haruki WATANABE, Professor in the Department of Physics and the Jockey Club Institute for Advanced Study (IAS) at HKUST, in collaboration with Prof. Yukitoshi MOTOME and graduate student

Image
Reply
Вы нашли ошибку или неточность?Мы учтем ваши комментарии как можно скорее.