Международная исследовательская группа, включая ученых из университета Твенте в Нидерландах и Аргоннской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США в издании Science анонсировала сегодня наблюдение динамического перехода Мотта в сверхпроводнике. Открытие экспериментально соединяет миры классической и квантовой механики и освещает таинственную природу перехода Мотта. Также исследование способно пролить свет на неравновесную физику, которая плохо изучена, но управляет большинством процессов, происходящих в нашем мире. Наконец, открытие может стать шагом к более эффективной электронике, основанной на переходе Мотта. Примирить квантовую механику и ньютонову физикуС тех пор, как ее основы стали закладываться в первой половине 20 века, ученые пытались примирить квантовую механику с правилами классической или ньютоновой физики. В объединении двух подходов успехи кое-какие достигнуты, однако эксперименты, соединяющие эти два явления, все еще несовершенны. Физические явления классифицируются либо как квантовые, либо как классические, но не те и другие одновременно. В сверхпроводниках обнаружена система, объединяющая обе физики. Сверхпроводники – это специфические материалы, проводящие электричество почти без сопротивления при сверхнизких температурах. Магнитные поля проникают сквозь сверхпроводники в виде крошечных нитей под названием вихри, которые управляют электронными и магнитными свойствами материала. Эти вихри показывают одновременно классические и квантовые свойства, благодаря чему ученые исследуют их, чтобы понять одно из наиболее таинственных явлений современной физики сжатого вещества: переход Мотта металл-изолятор. Переход Мотта наблюдается в определенных материалах, которые согласно учебнику по квантовой механике должны быть металлами, но в действительности являются изоляторами. Комплексное явление, управляемое взаимодействиями множества квантовых частиц, переход Мотта остается загадкой; до сих пор непонятно, к какой физике его отнести — классической или квантовой. Кроме того, ученые никогда не наблюдали переход Мотта, в котором переход от изолятора к металлу вызван прохождением электрического тока через систему; беспорядок, наследуемый от реальных систем, маскирует свойства Мотта. 90000 островков в золотом океанеУченые построили систему, содержащую 90000 сверхпроводящих ниобиевых наноразмерных островков на поверхности золотой пленки. В этой конфигурации вихрям проще всего обосноваться в энергетических впадинах, словно яйцам в поддоне, а материал начинает вести себя как изолятор Мотта, поскольку вихри не будут перемещаться, если прикладываемый электрический ток будет слишком мал. Однако когда ученые применили слишком мощный электрический ток, то динамический переход Мотта стал заметным, поскольку система переключилась в состояние металлического проводника. Свойства материала изменились, поскольку ток нарушил баланс. Система вихрей ведет себя аналогично электронному переходу Мотта, который запускается температурой, отметил соавтор исследования Валерий Винокур. «Это экспериментально осуществляет связь между квантовой и классической физикой», сказал Винокур. «Мы можем целенаправленно вызывать переход фазы между состояниями заблокированных и двигающихся вихрей с помощью электрического тока», сказал Ганс Хильгенкамп. „Изучение этих переходов фазы в наших искусственных системах интересно само по себе, но также может помочь лучше понять суть электронных транзитов в реальных материалах“. Система может помочь ученым понять две сложные физические категории – многотельные системы и неравновесные системы. «Это классическая система, с которой просто экспериментировать, и которая обеспечивает доступ к весьма сложным многотельным системам», заявил Винокур. Как показывает название, многотельные задачи вовлекают значительное число взаимодействующих частиц. С текущей теорией их очень сложно смоделировать или понять. «Также эта система будет ключевой для построения общего понимания неравновесной физики, что стало бы главным прорывом», заключил Винокур. 12.09.2015 |
Хайтек
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений | |
Для инженеров, работающих над мягкой робо... |
Инструмент прогнозирования ускорит исследования в области сверхпроводников | |
Функциональность многих современных передовых ... |
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... |