Физики нашли гибридную частицу для устройств будущего

Группа физиков из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружила гибридную частицу, которая может проложить путь к созданию более компактных и быстрых электронных устройств в будущем.

Гибридная частица, которая оказалась смесью электрона и фонона (квазичастица, образованная вибрирующими атомами в материале), была обнаружена в странном двумерном магнитном веществе.

Однако, вероятно, наиболее интригующим аспектом открытия является то, что, когда ученые измерили силу между электроном и фононом, они увидели, что клей, или связь, в 10 раз прочнее, чем то, что ранее оценивалось для других известных электрон-фононных взаимодействий гибридов, согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Communications.

Исследователи обнаружили гибридную частицу в трисульфиде никеля и фосфора (NiPS3), который представляет собой двумерный материал с магнитными характеристиками, недавно вызвавший интерес. Чтобы определить взаимодействие различных частиц внутри материала, они использовали сверхбыстрый лазер, который излучает световые импульсы длительностью всего 25 фемтосекунд и нацеливался на образец NiPS3.

При включении магнетизма гибридную частицу можно было увидеть только при температуре ниже определенной. И сильная связь, которую они увидели и измерили, предполагает, что электрон и фонон "могут быть настроены в тандеме". Это означает, что любое изменение в электроне влияет на фонон, и наоборот. Например, приложение напряжения или света к гибридной частице будет стимулировать электрон, как обычно, а также изменять фонон, который влияет на структурные или магнитные свойства материала. И такой двойной контроль может позволить ученым изменять не только электрические свойства материала, но и его магнетизм, прикладывая к нему напряжение или свет.

"Представьте, если бы мы могли стимулировать электрон и заставить реагировать магнетизм", — говорит Нух Гедик, профессор физики Массачусетского технологического института, в пресс-релизе. "Тогда вы могли бы создавать устройства, сильно отличающиеся от того, как они работают сегодня".

Возможности действительно безграничны, потому что, если бы этими качествами можно было управлять, возможно, с помощью недавно открытых гибридных частиц, материал однажды можно было бы использовать в качестве новой формы магнитного полупроводника. Это позволило бы создавать более компактные, быстрые и энергоэффективные устройства, потенциально открывая новую эру для электроники.