Chicago Üniversitesi laboratuvarında bilim insanları, katmanlı manyetik malzeme Fe₅GeTe₂ içindeki elektronların beklenmedik davranışını keşfettiler: milyonlarca parçacık birlikte son derece yavaş hareket ediyor, ancak kuantum koheransını koruyor. Bu olgu mevcut teorik modellerle çelişiyor ve yeni bellek aygıtı türlerine giden yolu açıyor.
Fe₅GeTe₂ malzemesi, atomik olarak ince katmanlar halinde elde edilebilen van der Waals manyetleri ailesine aittir. Profesör Shuolong Yang yönetimindeki araştırmacılar, açı çözünürlüklü fotoelektron spektroskopisi yöntemini kullandılar. Numuneyi yalnızca 10 mikrometrelik bir alanda ultraviyole lazerle ışınladılar ve düz bir elektronik bant gördüler — bu, elektronların malzeme içinden geçerken neredeyse hiç hızlanmadığının işaretidir.
Normal koşullarda bir iletkendeki elektronlar, dik bir yamaçtan hızla düşen su gibi davranır. Buradaysa yamaç neredeyse yataydır: parçacıklar binlerce kat daha yavaş hareket eder, ancak tek bir kuantum topluluğu gibi uyum içinde hareket ederler. «Biz tek bir elektronu değil, binlerce ya da milyonlarcasının etkileşimini ölçüyoruz ve hepsi koherent biçimde hareket ediyor», diye açıklıyor Yang.
Bu davranış, mutlak sıfırın 100 kelvin üzerindeki sıcaklığa kadar korunuyor — kuantum etkileri için görece yüksek bir değer. Bu, malzemeyi pratik uygulamalar için umut verici kılıyor, ancak oda sıcaklığına daha çok var. Bilim insanları hâlihazırda durumların lazer yardımıyla anahtarlanması olasılığını inceliyor; bu, yeni nesil enerjiden bağımsız belleğin temeli olabilir.
Keşif, Fe₅GeTe₂ içindeki manyetik etkileşimlere dair anlayışı yeniden gözden geçirmeye zorluyor. Teorisyenler artık bu maddenin manyetik yapısının nasıl düzenlendiğini yeniden tanımlamak zorunda. Aynı zamanda deneyciler, tek atomlu katmanda özellikleri test etmeyi planlıyor — malzeme tam da bu biçimde gelecekteki kuantum aygıtlarında uygulama bulabilir.
Çalışma, kuantum malzemeleri araştırmalarına büyük katkıda bulunan seçkin teorisyen Peter Littlewood'un anısına adanmıştır. Sonuçları Science Advances'te yayımlandı ve iki boyutlu manyetler uzmanlarının ilgisini şimdiden çekti.
