Новое исследование добавило данных в поддержку теории, согласно которой странные поведения электронов, включая высокотемпературную сверхпроводимость и физику тяжелых фермионов, следуют из квантовых колебаний сильно коррелированных электронов. Работу выполнили физики из университета Райса, университета Чжэцзяна, Национальной лаборатории в Лос-Аламосе, университета штата Флорида и института Макса Планка. Результаты опубликованы в издании Proceedings of the National Academy of Sciences. Исследование описывает следствия ряда экспериментов, проведенных на слоистом композите церия, родия и индия. В ходе экспериментов было впервые проверено предсказание из теории происхождения квантового критического состояния, которая была опубликована физиком Ци Мао Си с коллегами из университета Райса в 2001 году. «Наша теория в момент ее появления казалась нереальной, поскольку она шла в разрез с учебниками и предполагала, что множество явлений, включая высокотемпературную сверхпроводимость, можно объяснить терминами коллективного поведения сильно коррелированных электронов, а не более знакомой теорией, основанной на в большей степени расцепленных электронах», сообщил соавтор исследования Си. За прошлые 10 лет экспериментальных данных в поддержку новой теории стало больше, и новое исследование заполнило еще один пробел. В экспериментах ученые исследовали высококачественные образцы тяжелофермионного материала, известного как CeRhIn5. Тяжелофермионные материалы наподобие CeRhIn5 являются прототипами систем квантовой критичности. В этих материалах электроны действуют в унисон, и даже один электрон, перемещающийся через систему, вызывает мощный эффект. Поведение коррелированных электронов весьма отличается от взаимодействия электронов в металлах наподобие меди, и физики все больше убеждаются, что поведение коррелированных электронов играет важную роль в таких явлениях как квантовая критичность и сверхпроводимость. Квантовые критические точки, около которых особенно часто бывают замечены данные явления, отмечает мягкую смену фазы или переход из одного состояния вещества в другое. Подобно тому, как таяние льда включает переход из твердого в жидкое состояние, электронное состояние квантовых материалов меняется, когда материал охлаждается до квантовой критической точки. Критическая температура материала может повышаться или снижаться, если материал меняется химически, подвергается высокому давлению или помещен под воздействие сильного магнита. В новых экспериментах, проводимых в условиях мощного магнитного поля на установках Национальной лаборатории в Лос-Аламосе, исследователи наблюдали магнитно индуцированную квантовую критическую точку в условиях окружающего давления, и сравнили состояние с ранее исследованными случаями индуцированной давлением квантовой критической точки. Природа квантовой критической точки исследовалась с помощью поверхности Ферми — своего рода трехмерной карты, которая демонстрирует коллективные энергетические состояния всех электронов в материале. Когда физики ранее попытались описать переходы квантовой фазы с помощью традиционных теорий, согласно уравнениям поверхность Ферми должна меняться мягко и постепенно, пока материал проходит критическую точку. В этом случае большинство электронов на поверхности Ферми все еще слабо соединяется друг с другом попарно. Напротив, теория Си предсказывает, что в критической точке поверхность Ферми подвергается радикальному и мгновенному изменению. Электроны на всей поверхности Ферми становятся строго спаренными, усиливая странные металлические свойства, которые допускают необычные электронные состояния, включая сверхпроводимость. «Мы определенно наблюдали вид четкой реконструкции поверхности Ферми, предсказанный теорией нетрадиционной квантовой критичности», сообщил соавтор исследования Фрэнк Стеглич, директор института химической физики твердых тел Макса Планка в Дрездене, Германия. «Наши эксперименты показали, что прямые измерения поверхности Ферми могут характеризовать теоретически предложенные модели квантовой критичности и указывают на универсальное описание квантовых фазовых переходов», заключил физик И Ци Юань из университета Чжэцзяна. 31.01.2015 |
Хайтек
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом | |
С помощью большой языковой модели инженеры Мас... |
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка | |
Слабые флуктуации в сверхпроводимости, яв... |
Роняйте на здоровье. Разработан материал для электроники с адаптивной прочностью | |
Неприятности случаются каждый день, и есл... |
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов | |
Органическая электроника — область,... |
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре | |
Печатаемый органический полимер, который при&n... |
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах | |
Исследовательская группа, работающая в UN... |
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе | |
Исследователи из Стэнфорда приблизились к... |
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий | |
Когда речь заходит о сверхпроводящих куби... |
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний | |
Ученые из Университета Падерборна примени... |
Физики впервые услышали звуки "схлопывания" тепла в сверхтекучей жидкости | |
В большинстве материалов тепло предпочитает ра... |
Nature Communications: Ученые придумали, как защитить золотые катализаторы | |
Впервые исследователи, в том числе и... |
Nature Photonics: Поставлен рекорд эффективности первоскитовых светодиодов | |
Используя простой метод solvent sieve, исследо... |
Создан новый сверхпроводник из иридия, циркония и платины с хиральной структурой | |
Исследователи из Токийского университета ... |
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов | |
Исследователи из Калифорнийского универси... |
В Японии робота с живыми мышцами научили ходить под водой — на суше он высохнет | |
Исследователи из Токийского университета ... |
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути | |
Исследователи из Принстона применили спле... |
Создано доступное и экологичное решение для плоских дисплеев и носимой техники | |
Исследовательская группа под руководством... |
Разработан экологичный способ производства проводящих чернил для электроники | |
Исследователи из Университета Линчепинга,... |
AFM: Ученые разрабатывают технологию интеграции искусственных нейронных сетей | |
С появлением таких новых отраслей, как ис... |
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ | |
Ученые из Томского политехнического униве... |
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света | |
В основе глобальной интернет-связи лежит оптич... |
Создан новый держатель образцов для измерения температур в сверхмалом диапазоне | |
Группа специалистов из Helmholtz-Zentrum ... |
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения | |
Мемристорные устройства представляют собой кат... |
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников | |
Замещающее легирование чужеродными элементами ... |
eLight: Разработан подход для создания сверхчувствительных сенсоров | |
Датчики — важнейшие инструменты для... |
Монополи фазы Берри применили для создания высокотемпературных спинтроников | |
Спинтроники — это электронные ... |
Создан новый подход для разработки новых оптических устройств для биомедицины | |
Интегрированные сети распределения, обработки ... |
LAM: Создано устройство, способное произвести революцию в использовании света | |
Жидкокристаллические, или ЖК, фазовые мод... |
Physical Review C: Ученые заложили базу для изучения неуловимых тетранейтронов | |
Тетранейтрон — неуловимое атомное я... |
Квантовые точки помогут создать уникальные CMOS-датчики для бытовой электроники | |
Невидимый для наших глаз, коротковолновый... |