Các nhà khoa học đã ghi nhận hành vi kỳ lạ của electron trong vật liệu lượng tử zirconium pentatelluride (ZrTe5). Trong điều kiện gần độ không tuyệt đối và từ trường lên đến 60 tesla, vật liệu này thể hiện các dao động lượng tử không biến mất ở nơi mà lý thuyết chuẩn đòi hỏi.
Các dao động từ điện trở thông thường tuần hoàn theo nghịch đảo của từ trường và suy giảm vượt quá giới hạn lượng tử. Trong ZrTe5, hình ảnh khác: dao động tiếp tục xa hơn dự kiến và không tuân theo tính tuần hoàn quen thuộc 1/B.
Các thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ khoảng 0,7 kelvin. Nhóm nghiên cứu đã kết hợp các phép đo vận chuyển điện trong từ trường siêu mạnh với các tính toán lý thuyết chi tiết.
Nghiên cứu được dẫn dắt bởi các chuyên gia từ Đại học São Paulo ở Brazil cùng với các đồng nghiệp từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos và Đại học Washington. Kết quả được công bố trên Nature Communications.
Giáo sư Julio Larrea Jimenez từ USP lưu ý rằng công trình này mở rộng hiểu biết về sự vận chuyển electron trong các pha vật chất kỳ lạ. Theo ông, các chất cách điện tôpô có thể mang không chỉ điện tích mà còn cả spin của electron.
Trong các vật liệu gần chuyển pha tôpô, electron hành xử như các hạt gần như giống fermion Dirac tương đối tính. Sự tương tác giữa spin của chúng với từ trường làm thay đổi các mức năng lượng sao cho các mức Landau 'quay trở lại' và lại cắt năng lượng liên quan của hệ.
Quan sát này chỉ ra nguồn gốc tôpô của hiệu ứng, chứ không phải là tương tác nhiều hạt thông thường. Điều gì đằng sau sự bền bỉ của các dao động này?
Khám phá này nhấn mạnh vai trò của spin trong các tính chất vận chuyển của vật liệu tôpô và mở đường cho sự hiểu biết sâu sắc hơn về các pha lượng tử trong điều kiện khắc nghiệt.
