Идеальный переключатель: редкое явление в металле открывает новые возможности для квантовых технологий
При комнатной температуре материал ведет себя как металл, но при понижении температуры становится изолятором.
Это явление происходит в пурпурной бронзе — уникальном одномерном металле, состоящем из проводящих цепочек атомов. Исследование, проведенное Бристольским университетом и опубликованное в журнале Science, показывает существование двух противоположных электронных состояний в этом материале — изолятора с нулевой проводимостью и сверхпроводника с неограниченной проводимостью.
Удивительным фактом является то, что малейшие изменения в окружающей среде, такие как тепло или свет, могут мгновенно изменить состояние материала — из изолятора он может превратиться в сверхпроводник и наоборот. Это явление, названное «эмерджентной симметрией», может быть ключом к созданию идеального переключателя для будущих квантовых технологий.
Руководитель исследования, профессор Найджел Хасси из Бристольского университета, назвал это открытие захватывающим и потенциально важным для квантовых устройств будущего. Этот уникальный результат исследования возник благодаря работе двух аспирантов, Сяофэна Сюя и Ника Уэйкхема, которые измерили магнитосопротивление пурпурной бронзы.
Обнаружено, что сопротивление материала сильно зависит от направления электрического тока и температуры. При комнатной температуре материал ведет себя как металл, но при понижении температуры становится изолятором. При еще более низких температурах материал внезапно переходит в сверхпроводящее состояние, и его сопротивление резко падает.
Интересно то, что хотя сопротивление материала имеет сложную температурную зависимость, магнитосопротивление оказалось чрезвычайно простым. Оно не зависит от направления тока или магнитного поля и обладает идеальной линейной температурной зависимостью. Такое поведение не имеет простого объяснения и может быть разрешено только случайными столкновениями.
Профессор Хасси рассказал, что данные этих необычных наблюдений лежали бездействующими и неопубликованными в течение семи лет, потому что их поведение противоречило известным моделям. Но в 2017 году он увидел рекламу семинара доктора Петра Чудзинского о пурпурной бронзе и заинтересовался этой темой.
— профессор Хасси.
На семинаре профессор Чудзински предложил, что резистивный подъем может быть результатом взаимодействия между носителями заряда и экситонами — неуловимыми составными частями материала. Эта гипотеза была подтверждена экспериментально. Затем профессор Хасси предложил доктору Чудзински восстановить данные о магнитосопротивлении, полученные Сюем и Уэйкхемом, что привело к дальнейшим исследованиям и открытиям.
Открытие показывает, как важно быть открытым для неожиданных результатов и использовать разные подходы в научных исследованиях. Результаты этого исследования могут пролить свет на создание новых квантовых устройств и улучшить наши возможности в этой области.
Это явление происходит в пурпурной бронзе — уникальном одномерном металле, состоящем из проводящих цепочек атомов. Исследование, проведенное Бристольским университетом и опубликованное в журнале Science, показывает существование двух противоположных электронных состояний в этом материале — изолятора с нулевой проводимостью и сверхпроводника с неограниченной проводимостью.
Удивительным фактом является то, что малейшие изменения в окружающей среде, такие как тепло или свет, могут мгновенно изменить состояние материала — из изолятора он может превратиться в сверхпроводник и наоборот. Это явление, названное «эмерджентной симметрией», может быть ключом к созданию идеального переключателя для будущих квантовых технологий.
Руководитель исследования, профессор Найджел Хасси из Бристольского университета, назвал это открытие захватывающим и потенциально важным для квантовых устройств будущего. Этот уникальный результат исследования возник благодаря работе двух аспирантов, Сяофэна Сюя и Ника Уэйкхема, которые измерили магнитосопротивление пурпурной бронзы.
Обнаружено, что сопротивление материала сильно зависит от направления электрического тока и температуры. При комнатной температуре материал ведет себя как металл, но при понижении температуры становится изолятором. При еще более низких температурах материал внезапно переходит в сверхпроводящее состояние, и его сопротивление резко падает.
Интересно то, что хотя сопротивление материала имеет сложную температурную зависимость, магнитосопротивление оказалось чрезвычайно простым. Оно не зависит от направления тока или магнитного поля и обладает идеальной линейной температурной зависимостью. Такое поведение не имеет простого объяснения и может быть разрешено только случайными столкновениями.
Профессор Хасси рассказал, что данные этих необычных наблюдений лежали бездействующими и неопубликованными в течение семи лет, потому что их поведение противоречило известным моделям. Но в 2017 году он увидел рекламу семинара доктора Петра Чудзинского о пурпурной бронзе и заинтересовался этой темой.
Не найдя внятного объяснения такому загадочному поведению, данные лежали бездействующими и публиковались неопубликованными в течение следующих семи лет. Подобный перерыв необычен для квантовых исследований , хотя причиной его не было отсутствие статистики.
Такая простота магнитного отклика неизменно противоречит сложному происхождению, и, как оказывается, его возможное разрешение может произойти только в результате случайного столкновения
Такая простота магнитного отклика неизменно противоречит сложному происхождению, и, как оказывается, его возможное разрешение может произойти только в результате случайного столкновения
— профессор Хасси.
На семинаре профессор Чудзински предложил, что резистивный подъем может быть результатом взаимодействия между носителями заряда и экситонами — неуловимыми составными частями материала. Эта гипотеза была подтверждена экспериментально. Затем профессор Хасси предложил доктору Чудзински восстановить данные о магнитосопротивлении, полученные Сюем и Уэйкхемом, что привело к дальнейшим исследованиям и открытиям.
Открытие показывает, как важно быть открытым для неожиданных результатов и использовать разные подходы в научных исследованиях. Результаты этого исследования могут пролить свет на создание новых квантовых устройств и улучшить наши возможности в этой области.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....