Ученые зафиксировали странное поведение электронов в квантовом материале циркония пентателлуриде (ZrTe5). В условиях близких к абсолютному нулю и при магнитных полях до 60 тесла материал демонстрирует квантовые осцилляции, которые не исчезают там, где этого требует стандартная теория.
Обычные осцилляции магнитосопротивления периодичны по обратной величине поля и затухают за пределом квантового предела. В ZrTe5 картина иная: колебания продолжаются дальше ожидаемого и не следуют привычной периодичности 1/B.
Эксперименты проводили при температурах около 0,7 кельвина. Команда объединила измерения электрического транспорта в сверхсильных полях с детальными теоретическими расчетами.
Исследование возглавили специалисты Университета Сан-Паулу в Бразилии вместе с коллегами из Лос-Аламосской национальной лаборатории и Университета Вашингтона. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Профессор Жулио Ларреа Хименес из USP отмечает, что работа расширяет понимание транспорта электронов в экзотических фазах материи. Топологические изоляторы, по его словам, могут переносить не только заряд, но и спин электронов.
В материалах вблизи топологических фазовых переходов электроны ведут себя как квазичастицы, похожие на релятивистские дираковские фермионы. Взаимодействие их спина с магнитным полем меняет энергетические уровни так, что уровни Ландау «возвращаются» и снова пересекают релевантную энергию системы.
Это наблюдение указывает на топологическое происхождение эффекта, а не на обычные многочастичные взаимодействия. Что стоит за таким упорством осцилляций?
Открытие подчеркивает роль спина в транспортных свойствах топологических материалов и открывает путь к более глубокому пониманию квантовых фаз в экстремальных условиях.
