Вчені зафіксували дивну поведінку електронів у квантовому матеріалі пентателуриді цирконію (ZrTe5). В умовах, близьких до абсолютного нуля, та при магнітних полях до 60 тесла матеріал демонструє квантові осциляції, які не зникають там, де цього вимагає стандартна теорія.
Звичайні осциляції магнітоопору є періодичними за оберненою величиною поля і затухають за межею квантової границі. У ZrTe5 картина інша: коливання продовжуються далі, ніж очікувалося, і не підпорядковуються звичній періодичності 1/B.
Експерименти проводили при температурах близько 0,7 кельвіна. Команда поєднала вимірювання електричного транспорту в надсильних полях з детальними теоретичними розрахунками.
Дослідження очолили фахівці Університету Сан-Паулу в Бразилії разом з колегами з Лос-Аламоської національної лабораторії та Університету Вашингтона. Результати опубліковані в Nature Communications.
Професор Жуліо Ларреа Хіменес з USP зазначає, що робота розширює розуміння транспорту електронів в екзотичних фазах матерії. Топологічні ізолятори, за його словами, можуть переносити не лише заряд, а й спін електронів.
У матеріалах поблизу топологічних фазових переходів електрони поводяться як квазічастинки, схожі на релятивістські діраківські ферміони. Взаємодія їхнього спіна з магнітним полем змінює енергетичні рівні так, що рівні Ландау «повертаються» і знову перетинають релевантну енергію системи.
Це спостереження вказує на топологічне походження ефекту, а не на звичайні багаточастинкові взаємодії. Що стоїть за такою наполегливістю осциляцій?
Відкриття підкреслює роль спіна в транспортних властивостях топологічних матеріалів і відкриває шлях до глибшого розуміння квантових фаз в екстремальних умовах.
