Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые наблюдали новое квантовое состояние при комнатной температуре
У американских исследователей впервые получилось создать топологический изолятор (его поверхностный слой проводит электрический ток) и наблюдать в нем квантовые эффекты. Это стало возможно благодаря правильно выбранному материалу — бромиду висмута.
Топологический изолятор — материал, который в объеме представляет собой диэлектрик (изолятор), но его поверхность проводит электрический ток, то есть благодаря внутренней топологии электроны могут перемещаться только по поверхности материала. Это уникальное свойство позволило ученым демонстрировать на топологических изоляторах различные квантовые эффекты.
Однако исследователи из Принстонского университета (США) впервые смогли наблюдать их при комнатной температуре, тогда как обычно для наблюдения квантовых состояний требуется температура, не сильно превышающая абсолютный ноль (минус 273,15 градуса Цельсия). Работа, результаты который опубликованы в журнале Nature Materials, открывает новые возможности для разработки квантовых технологий.
В последние годы изучение топологических состояний находится в центре научного интереса множества исследователей. Эта область объединяет квантовую физику с топологией — разделом теоретической математики, изучающим явление непрерывности. Новые топологические свойства востребованы как с точки зрения фундаментальной физики, так и для поиска приложений в квантовой инженерии и нанотехнологиях.
Главная проблема — высокие температуры, при которых поверхностные электроны топологического изолятора вторгаются внутрь: тогда весь объем материала тоже начинает проводить ток, что ослабляет или разрушает особые квантовые эффекты. Чтобы преодолеть это ограничение, можно проводить эксперименты при очень низких температурах, но это трудоемко и нецелесообразно для многих приложений.
Теперь ученые нашли новый способ обойти эту проблему. Изоляторы, как и полупроводники, имеют так называемые запрещенные зоны — барьеры, которые электроны не могут преодолеть. Достаточная ширина запрещенной зоны топологического изолятора позволяет справиться с повышением температуры. Но слишком большая запрещенная зона может нарушить спин-орбитальное взаимодействие электронов — их взаимодействие с собственными магнитными моментами. В этом случае топологическое квантовое состояние также разрушается.
Поэтому для поддержания квантового эффекта нужно найти баланс между шириной запрещенной зоны и эффектом спин-орбитального взаимодействия. Такой топологический изолятор ученым удалось изготовить из бромида висмута: структура этого материала позволяла наблюдать квантовые эффекты даже при комнатной температуре.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
На Меркурии может появиться первый в истории «вечный рассвет»: ученые предложили отправить туда планетоход, который будет постоянно ехать вдоль границы дня и ночи. Подход открывает путь к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы без риска разрушительного перегрева.
Микробиологи вырастили неизвестный ранее вид Асгард-архей из гиперсоленых микробных матов и впервые сделали 3D-снимки их прямого физического контакта с симбиотическими бактериями. Анализ томограмм показал встречное структурное движение: археи формируют сложную сеть из нитей и отпочковывающихся мембранных пузырьков, а бактерии прокладывают к этой сети прямые белковые нанотрубки. Визуализация подтверждает гипотезу о том, что эукариотические клетки возникли в результате тесного физического и метаболического переплетения двух микроорганизмов.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии