Та санаа зовох хэрэггүй! Мэдээлэл нь маш сонин бөгөөд үзэсгэлэнтэй зүйлстэй холбоотой юм! Шинжлэх ухаанчид матероос гадна шинэ төрлийн оршилын загварыг олж илрүүллээ - энэ нь уламжлалт хатуу, шингэн, хий, плазмтай адил бус, хоёр өвөрмөц материалын интерфэйс дээр хийсэн туршилтын үр дүн юм.

Шинэ квантийн оршил нь “квантын шингэн кристал” хэмээх нэртэй бөгөөд энэ нь тусдаа дүрмүүдийг дагаж, технологийн дэвшилд хэрэглэх боломжуудыг санал болгож байна.,

Rutgers их сургуулийн удирдлага дор явуулсан судалгааны багийнхан уг судалгаа нь “Science Advances” сэтгүүлд нийтлэгдсэн бөгөөд энэ нь Вейл семиметал гэж нэрлэгддэг шингэн материал болон спин мөс гэж нэрлэгддэг тусгаарлагч магнетик материалын хоорондох харилцан үйлчлэлийг судалсан байна. Эдгээр материалууд тус бүр нь өвөрмөц, нугалаа ихтэй шинж чанараараа алдартай.

Судалгааг гаргасан докторын зэргээ энэ оны 6 сард хамгаалсан Цунг-Чи Ву хэлэхдээ: “Эдгээр материалууд тус бүрийг маш их хэмжээгээр судалсан боловч эдгээрийн харилцан үйлчлэл нь бүрэн судлагдаагүй байсан.” Бид эдгээр материалуудын харилцан үйлчлэлээр үүсдэг шинэ квантийн үе шатыг ажигласан. Энэ нь өндөр цахилгаан соронзон талбайд шинэ квантийн топологийн матероос бүрдэнэ, өмнө нь мэдэгдэж байгаагүй юм.”

Эдгээр хоёр материалаас гадна, Вейл семиметалын цахилгаан шинж чанарууд нь спин мөсний соронзон шинж чанараар нөлөөлдөг. Энэ харилцан үйлчлэл нь “цахилгаан анизотропи” гэж нэрлэгддэг маш ховор үзэгдлийг үүсгэдэг. Энэ нь материал нь өөр өөр зүг рүү цахилгаан дамжуулалт хийх явцад зураас гаргахад хүргэнэ. 360 градусын тойргийн дотор, зургаан тодорхой зүгт цахилгаан дамжуулалт хамгийн бага хэмжээнд байна. Гайхалтай нь, соронзон талбайг нэмэгдүүлэхэд электроны урсгал нь хоёр эсрэг зүг рүү гэнэт эхэлнэ.

Эдгээр ололт нь квантийн феноменд харагддаг, ротатцийн симметри зөрчигдөх шинж чанартай нийцэж, өндөр соронзон талбайд шинэ квантийн үе шатыг илрүүлж байна.

Эдгээр ололт нь материалын шинж чанарыг хянах, манипуляци хийх шинэ боломжуудыг нээж байна гэж Ву илэрхийлжээ. Эдгээр өвөрмөц материалд электроны хөдөлгөөнийг ойлгож, шинжлэх ухаанчид цөөн тооны хөрш зах зээлд ажиллах магадлалтай, туйлын мэдрэмтгий квантийн мэдрэгчийг зохион бүтээж чадна. Тэдгээр нь экстрем нөхцөлд - сансарт эсвэл хүчирхэг машины дотор хамгийн сайн ажиллах боломжтой.

Вейл семиметалууд нь цахилгаан гүйдлийг өвөрмөц аргаар маш их хурдтай, энергийн алдагдалгүйгээр урсгах боломжийг олгодог боловч spin ice нь соронзон моментийн нэгдлийн хослол юм. Эдгээр хоёр материалуудын хослол нь атомын давхаргатай гетероструктур үүсгэдэг. Шинжлэх ухаанчид хэт их нөхцөлд шинэ оршлын загварууд үүсэж, гажиг болон сонирхолтой байдлаар үйлдэл хийхийг олж мэджээ. Rutgers их сургуулийн судалгаа нь шинэ, үндсэн ойлголтыг нээхэд чиглэсэн ажлуудыг үргэлжлүүлж байна гэж Ву хэллээ.

“Энэ бол зөвхөн эхлэл,” гэж Ву хэлэв. “Гетероструктур дээрх шинэ квантийн материалуудыг судлах олон боломжууд байна. Бидний ажил нь физикийн нийгэмлэгийг эдгээр сонирхолтой шинэ хязгааруудыг судлахад урам зориг өгөх болно.”

Судалгааг Жак Чакалиан гэдэг судалгааны гол удирдагчийн удирдлага дор хосолсон туршилтын техникийг ашиглан хийсэн бөгөөд тэрээр физикийн болон астрономийн тэнхимийн туршилтын физикийн Клауд Ловелацийн профессор юм. Энэ судалгааны хамтран зохиогч. Судалгаа нь Жедедайа Пикслийн онолын дэмжлэгийг авсан бөгөөд тэр нь судалгааны хамтран зохиогч юм.

“Эксперимент-онолын хамтын ажиллагаа нь ажилд үнэхээр боломж олгодог,” гэж Ву хэлжээ. “Бид экспериментын үр дүнг ойлгоход хоёр жил гаруй хугацааг зарцуулсан. Пикслийн бүлгээс хийсэн онолын загварчлал, тооцооллын хамгийн сүүлийн үеийн ажилд баярлалаа. Бид Rutgers багийнхаа хязгааргүй хязгаарыг тулж ажиллахын тулд хамтран ажиллаж байна.”

Туршилтуудын ихэнхийг Флорида мужийн Таллахасси дахь Үндэсний өндөр соронзон талбайн лабораторид (MagLab) хийсэн бөгөөд энэ нь эдгээр материалуудыг хэт бага температур, өндөр соронзон талбайд судлахад онцгой нөхцөл олгосон юм.

“Бид энэ хамтын ажиллагааг эхлүүлэх, MagLab руу олон удаа явах хэрэгтэй болсон бөгөөд кажд удаа санаа, аргуудыг сайжруулж байсан,” гэж Ву хэлэв. “Хэт бага температур, өндөр соронзон талбай нь эдгээр шинэ үзэгдлүүдийг ажиглахад чухал байсан.”

Энэхүү судалгаа нь энэ жил өмнө нь Чакалиан, Михаил Кареев, Ву болон бусад физикчидтэй өнгөрүүлсэн Rutgers-ийн судалгааг үндэслэн хийсэн. Тухайн тайлан нь 4 жилийн туршид үзэсгэлэнт жижиг, атомын зузаан бүтэц бий болгоход шинэ арга барил гаргах тухай байсан. Ньюмерал гетероструктурийг бүтээхэд тэд Q-ДиП гэдэг машинуудын тусламжтайгаар хийсэн.

“Энэ өгүүлэлд бид гетероструктурыг хэрхэн бүтээх талаар өгүүлсэн,” гэж Чакалиан хэлэв. “Шинэ Science Advances өгүүлэл нь энэ материалын чадварыг юу хийх талаар юм.”

Чакалиан, Ву, Чан болон Пикслийн хамт Rutgers-ийн судалгааны багт Анг-Кун Ву, Майкл Тирилли, Фангди Вэнь болон Михаил Кареев нар багтсан юм.