Танго электронов и дырок: ученые открыли новое состояние материи

Американские исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне обнаружили новое квантовое состояние материи, потенциально пригодное для создания энергоэффективных устройств.

По словам ученых, это новое квантовое состояние материи может проложить путь к созданию компьютеров, способных самостоятельно перезаряжаться и выдерживать экстремальные условия дальнего космоса. В частности, это состояние отличается высокой устойчивостью к радиационному излучению.

В этом состоянии материя ведет себя подобно жидкости. Фаза образуется электронами и их вакансиями — «дырками», которые произвольно объединяются в пары, образуя квазичастицы — экситоны. Наиболее удивительным является то, что электроны и «дырки» вращаются в одном направлении.

Необычная фаза была обнаружена в материале, разработанном учеными из Калифорнийского университета. Хауреги и его коллеги подтвердили ее существование, используя мощные магнитные поля в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико.

Для создания этого необычного квантового состояния исследователи подвергли материал из пентателурида гафния воздействию интенсивного магнитного поля напряжением до 70 Тл. Для сравнения, мощный магнит в холодильнике создает напряжение около 0,1 Тл. По словам Хауреги, под воздействием магнитного поля способность материала проводить электрические заряды существенно снижается, что свидетельствует о его переходе в крайне необычное состояние. 

В отличие от традиционных материалов, которые используются в современной электронике, это новое квантовое состояние материи не уязвимо ни к одной форме излучения. Такие компании, как SpaceX, планируют пилотируемый космический полет на Марс и для его эффективного осуществления необходимы компьютеры, способные выдерживать длительное воздействие радиации.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters

Источник: SciTechDaily