Uued tõendid mateeria anomaalse faasi olemasolust lähendavad energiatõhusaid tehnoloogiaid

Uued tõendid mateeria anomaalse faasi olemasolust lähendavad energiatõhusaid tehnoloogiaid
Uued tõendid mateeria anomaalse faasi olemasolust lähendavad energiatõhusaid tehnoloogiaid
Anonim

Teadlased on leidnud tõendeid mateeria anomaalse faasi olemasolu kohta, mille olemasolu ennustati 1960. aastatel. Selle omaduste kasutamine võib sillutada teed uutele tehnoloogiatele, mis suudavad vahetada teavet ilma energiat raiskamata.

Need tulemused on avaldatud ajakirjas Science Advances.

Kvantmaterjali uurides märkasid Cambridge'i ülikooli teadlased, kes juhtisid uuringut, ootamatult kiireid energialaineid, mis läbisid materjali lühikeste intensiivsete laserimpulssidega kokkupuutel. Nad suutsid neid tähelepanekuid teha, kasutades mikroskoopilist kiiret kaamerat, mis suudab jälgida väikesi ja väga kiireid liigutusi skaalal, mis on paljude teiste meetodite jaoks keeruline. See tehnika uurib materjali kahe valgusimpulsiga: esimene häirib seda ja tekitab laineid - või vibratsioone -, mis levivad kontsentriliste ringidena väljapoole, sarnaselt kivi kukkumisega tiiki; teine valgusimpulss teeb nendest lainetest eri aegadel hetktõmmise. Kokkuvõttes võimaldasid need pildid neil näha, kuidas need lained käituvad, ja mõista nende "kiirusepiirangut".

"Toatemperatuuril liiguvad need lained sajaprotsendilise kiirusega valguse kiirusest, mis on palju kiirem, kui me tavalises materjalis ootaksime. Kuid kõrgemale temperatuurile liikudes on tunne, et tiik on külmunud," selgitas esimene autor Hope Bretscherilt, kes tegi uuringuid Cambridge'i Cavendishi laboris. "Me ei näe neid laineid üldse kivist eemaldumas. Oleme kaua otsinud, miks see kummaline käitumine võib juhtuda."

Ainus seletus, mis tundus sobivat kõikide eksperimentaalsete tähelepanekutega, oli see, et toatemperatuuril olev materjal sisaldab "eksitooniisolaatori" ainefaasi, mida, kuigi teoreetiliselt ennustati, pole aastakümneid avastatud.

"Eksitoniisolaatoris toetavad vaadeldavaid energialaineid laenguneutraalsed osakesed, mis võivad liikuda elektronide kiirusega sarnastel kiirustel. Oluline on see, et need osakesed võivad edastada teavet ilma hajumismehhanismide sekkumiseta, mis enamikus levinud materjalides mõjutavad laetud osakesi, nagu elektronid, "ütleb uuringut juhtinud dr Akshay Rao Cavendishi laborist. "See omadus võib pakkuda toatemperatuuril energiatõhusamale arvutamisele lihtsamat teed kui ülijuhtivus."

Seejärel töötas Cambridge'i meeskond teoreetikutega üle maailma, et modelleerida, kuidas see eksitooniline isoleerimisfaas eksisteerib ja miks need lained nii käituvad.

"Teoreetikud ennustasid selle anomaalse faasi olemasolu mitu aastakümmet tagasi, kuid selle tõendite saamisega seotud eksperimentaalsed raskused on viinud tõsiasjani, et alles nüüd saame rakendada varem välja töötatud aluseid, et saada täielikum pilt selle tegelikust käitumisest. materjali, "kommenteeris uuringus osalenud Yuta Murakami Tokyo Tehnoloogiainstituudist.

"Hajutav energiaülekanne vaidlustab meie praeguse arusaama kvantmaterjalide transpordist ja avab teoreetikutele uued võimalused nendega tulevikus manipuleerida," ütles autor Denis Gole Jozef Stefani instituudist ja Ljubljana ülikoolist.

"See töö viib meid sammu lähemale uskumatult energiatõhusate rakenduste loomisele, mis saavad seda omadust ära kasutada, sealhulgas arvutites," lõpetas dr Rao.

Soovitan: