Учените са открили ново състояние на материята с хирални свойства

Изследователите са идентифицирали ново квантово състояние на материята с хирални токове, което може да доведе до революция в квантовата електроника и технологии. Това постижение, потвърдено от директно наблюдение с помощта на италианския синхротрон Elettra, има широко приложение в сензорите, биомедицината и възобновяемата енергия. Кредит: SciTechDaily.com

Международна изследователска група идентифицира ново състояние на материята, характеризиращо се с наличието на квантов феномен, известен като хирален ток.

Тези токове се генерират в атомен мащаб чрез кооперативно движение на електрони, за разлика от конвенционалните магнитни материали, чиито свойства произтичат от квантово свойство на електрона, известно като спин и тяхното разположение в кристала.

Значението на хиралността

Децентрализацията е свойство от голямо значение в науката, например, и също е необходимо да се разбере ДНК. В открития квантов феномен хиралността на токовете е разкрита чрез изследване на взаимодействието между светлина и материя, където подходящите токове са поляризирани Фотон Електрон може да бъде излъчен от повърхността на материал с добре дефинирано спиново състояние.

Откритието е публикувано в природазначително обогатява познанията ни за квантовите материали, търсенето на хирални квантови фази и явления, които се случват на повърхността на материалите.

Потенциални приложения и последици

„Откриването на съществуването на тези квантови състояния може да проправи пътя за развитието на нов тип електроника, която използва хирални токове като носители на информация вместо заряда на електрона“, обяснява Федерико Мацола, изследовател по физика на кондензираната материя в Ca' Foscari University във Венеция и ръководител на изследователския екип. Тези явления имат важно въздействие върху бъдещи приложения, базирани на нови хирални оптоелектронни устройства, и голямо въздействие в областта на квантовите технологии за нови сензори, както и в областите на биомедицина и възобновяема енергия.

Откриване и проверка

Родено от теоретична прогноза, това изследване директно доказа за първи път съществуването на това квантово състояние, което досега оставаше мистериозно и неуловимо, благодарение на използването на италианския синхротрон Elettra. Досега знанията за съществуването на този феномен всъщност бяха ограничени до теоретични прогнози за определени материали. Тяхното наблюдение върху повърхности на твърди материали ги прави много интересни за разработването на нови ултратънки електронни устройства.

Изследователската група, която включва национални и международни партньори, включително университета Ca' Foscari във Венеция, института SPIN, института CNR Materials Officina и университета в Салерно, изследва феномена на материал, който вече е известен на научната общност със своите електронни свойства . За приложения в свръхпроводящата спинова електроника, но новото откритие има по-широк обхват, като е по-общо и приложимо към широк спектър от квантови материали.

Тези материали революционизират квантовата физика и текущото развитие на нови технологии, със свойства, далеч надхвърлящи тези, описани от класическата физика.

Справка: „Признаци на повърхностна орбитална спирална минерализация“ от Федерико Мацола, Войчех Бжески, Мария Тереза ​​Меркалдо, Анита Гуарино, Киара Беги и Джил А. Мива, Доменико Ди Фацио, Алберто Крибалди, Джон Фуджи, Джорджо Роси и Паскуале Оргиани. Sandeep Kumar Chaluvadi, Shini Ponnathum Shaleel, Giancarlo Panaccioni, Anupam Jana, Vincent Poliuzic, Ivana Vobornik, Changyoung Kim, Fabio Milito-Granosio, Rosalba Fittipaldi, Carmine Ortex, Mario Cocco и Antonio Vecchione, 7 февруари 2024 г., природа.
doi: 10.1038/s41586-024-07033-8