Ученые наблюдают, как двумерные лужи электронов появляются в трехмерном сверхпроводящем материале

Создание двухмерного а толщиной всего в несколько атомов часто является трудным процессом, требующим сложного оборудования. Поэтому ученые были удивлены, увидев двумерные лужи, возникающие внутри трехмерного а — материала, который позволяет электронам перемещаться со 100% эффективностью и нулевым сопротивлением — без каких-либо побуждений.


В этих лужах сверхпроводящие электроны вели себя так, как если бы они были заключены в невероятно тонкую пластинчатую плоскость — ситуация, которая требует, чтобы они каким-то образом перешли в другое измерение, где применяются другие правила квантовой физики.

«Это дразнящий пример эмерджентного поведения, которое часто трудно или невозможно воспроизвести, пытаясь спроектировать его с нуля», — сказал Хари Манохаран, профессор Стэнфордского университета и исследователь Стэнфордского института материаловедения и энергетики (SIMES). в Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики , который руководил исследованием.

«Это как если бы, получив способность к сверхпроводимости, — сказал он, — трехмерные электроны выбирают себе жизнь в двумерном мире».

Исследовательская группа называет это новое явление «межпространственной ю», и в отчете в Труды Национальной академии наук сегодня они предполагают, что именно так 3D- реорганизуются непосредственно перед тем, как претерпеть резкий переход в изолирующее состояние, когда электроны ограничены своими домашними атомами и вообще не могут перемещаться.

«Мы обнаружили систему, в которой электроны ведут себя неожиданным образом. В этом прелесть физики», — сказала Каролина Парра, научный сотрудник SLAC и Стэнфорда во время исследования, проводившая ы, которые привели к визуализации этого интригующий результат. «Нам очень повезло обнаружить такое поведение».

Электроны действуют странно

Хотя сверхпроводимость была открыта более века назад, ее полезность была ограничена тем фактом, что материалы становились сверхпроводящими только при ах, близких к температурам глубокого космоса.

Итак, объявление в 1986 году о том, что ученые открыли новый и неожиданный класс сверхпроводящих материалов, которые работают при гораздо более высоких, хотя и очень низких, температурах, вызвало цунами исследований, которые продолжаются и по сей день, с целью выяснить, как новые материалы работают и разрабатываются версии, которые работают при температуре, близкой к комнатной, для таких применений, как идеально эффективные и поезда на магнитной подвеске.