Фізики об'єднали два "неможливих" матеріали в екзотичну структуру: це змінить технології

Дослідження опубліковано в журналі Nano Letters, пише Interesting Engineering.

Фізики створили спеціальний пристрій під назвою Q-DiP, щоб створити екзотичну квантову структуру, існування якої колись вважалося неможливим. Але ця структура, як вважають вчені, може призвести до створення нових матеріалів, необхідних для квантових технологій.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вчені об'єднали титанату диспрозію з пірохлориридатом і створили унікальну шарувату атомну структуру у вигляді мікроскопічного сендвіча.

Титанат диспрозію — це неорганічна сполука, яку використовують у ядерних реакторах для уловлювання радіоактивних матеріалів. Титанат диспрозію, також відомий як спіновий лід. Крихітні магніти всередині матеріалу, звані спінами, розташовані таким чином, що мають такий самий вигляд, як структура водяного льоду. Структура крихітних магнітів у спіновому льоду дає їм змогу з'являтися у вигляді частинок, відомих як магнітні монополі. Але в природі у вільній формі ці частинки не існують. Магнітний монополь — це частинка, яка діє як магніт, але тільки з одним полюсом.

Пірохлориридат — це магнітний напівметал, який використовують в експериментальних дослідженнях через його відмінні електронні та магнітні властивості. Цей напівметал є екзотичним матеріалом, адже містить крихітні частинки, відомі як так звані фермайони Вейля, які переміщуються майже зі швидкістю світла. Пірохлоридат може дуже добре проводити електрику, незвичним чином реагувати на магнітні поля та демонструвати особливі ефекти під час впливу електромагнітних полів.

Окремо обидва матеріали вважалися "неможливими" через їхні унікальні властивості, які кидають виклик розумінню квантової фізики.

З'єднати два ці матеріали було настільки складно, що фізикам довелося створити новий пристрій для цього. Q-DiP використовує інфрачервоний лазерний нагрівач з іншим лазером для з'єднання двох шарів різних матеріалів в атомному масштабі. Створений фізиками крихітний сендвіч із двох матеріалів дозволив дослідити їхні найскладніші квантові властивості.

Вчені кажуть, що сукупність властивостей нового матеріалу дадуть змогу його використовувати в передових технологіях, включно з квантовими обчисленнями і особливо в квантових датчиках наступного покоління. Квантові комп'ютери використовують такі явища, як суперпозиція і квантова заплутаність, для виконання обчислень набагато ефективніше, ніж класичні комп'ютери.

Особливі електронні та магнітні властивості нового матеріалу можуть допомогти у створенні незвичайних, але стабільних квантових станів, які необхідні для квантових обчислень. Фізики вважають, що з часом сендвіч спіновий лід-магнітний напівметал може стати основним будівельним блоком у квантовій електроніці.

Як уже писав Фокус, уявлення про Всесвіт доведеться змінити. Вчені виявили, що галактики роблять те, чого ніхто не очікував. Астрономи виявили рекордну галактику, яка кидає виклик теоріям.

Також Фокус писав про те, що фізики нещодавно виявили новий стан матерії в магнітному матеріалі.