Физики нашли коллективное квантовое состояние электронов при 100 К

Исследователи из Чикагского университета зафиксировали необычное квантовое состояние, при котором большие группы электронов перемещаются синхронно и с крайне низкой скоростью, не теряя квантовой согласованности. Такой результат расходится с более ранними теоретическими моделями, описывавшими поведение этого материала. Публикация появилась в Science Advances.

Объектом изучения выступило соединение Fe₅GeTe₂. Для его анализа применялась фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением: ультрафиолетовый лазер направлялся на область диаметром порядка десяти микрометров. В ходе измерений специалисты выявили «плоскую» электронную зону, где энергия электронов практически остается неизменной. Как следствие, частицы утрачивают индивидуальный характер движения и начинают действовать как единое целое — смещаться коллективно. Речь идет не о единичных частицах, а о тысячах и миллионах электронов, вовлеченных в согласованное квантовое поведение.

Ключевая особенность состоит в том, что подобное состояние удавалось поддерживать при температуре до 100 кельвинов выше абсолютного нуля. Это существенно «теплее» условий, которые обычно требуются для наблюдения аналогичных квантовых эффектов и, как правило, связаны с экстремальным холодом. Чем ближе такие явления к комнатной температуре, тем выше их ценность для будущих технологий, включая квантовые. На текущем этапе открытие носит фундаментальный характер и расширяет понимание поведения материи в необычных состояниях, однако именно из подобных результатов со временем возникают новые материалы и устройства.

«Плоские» электронные зоны остаются одним из наиболее активно изучаемых направлений физики конденсированного состояния. С ними связывают широкий спектр экзотических квантовых явлений — от нестандартной сверхпроводимости до магнетизма. Особую значимость имеют материалы, в которых такие эффекты проявляются при относительно высоких температурах, поскольку большинство квантовых состояний пока удается наблюдать только в условиях экстремального холода. Ранее ученые установили, как Земля переворачивалась вокруг оси, меняя климат.

Ранее исследователи Волгоградского государственного технического университета и Тюменского индустриального университета разработали инновационную систему очистки воздуха. Устройство эффективно удаляет до 100% мелкой и крупной пыли. Оно потребляет меньше электроэнергии и работает тише большинства коммерческих аналогов. Результаты их работы опубликованы в журнале «Жилищное строительство». Подробнее об этом читайте в материале Общественной службы новостей.