Jauni pierādījumi par anomālas matērijas fāzes esamību tuvina energoefektīvas tehnoloģijas

Jauni pierādījumi par anomālas matērijas fāzes esamību tuvina energoefektīvas tehnoloģijas
Jauni pierādījumi par anomālas matērijas fāzes esamību tuvina energoefektīvas tehnoloģijas
Anonim

Pētnieki ir atraduši pierādījumus par anomālas matērijas fāzes esamību, kuras esamība tika prognozēta pagājušā gadsimta 60. gados. Tā īpašību izmantošana var pavērt ceļu jaunām tehnoloģijām, kas var apmainīties ar informāciju, netērējot enerģiju.

Šie rezultāti ir publicēti žurnālā Science Advances.

Izpētot kvantu materiālu, Kembridžas universitātes zinātnieki, kuri vadīja pētījumu, pamanīja negaidīti ātrus enerģijas viļņus, kas iet caur materiālu, pakļaujot to īsiem, intensīviem lāzera impulsiem. Viņi varēja veikt šos novērojumus, izmantojot mikroskopisku ātrgaitas kameru, kas var izsekot mazām un ļoti ātrām kustībām tādā mērogā, kas ir sarežģīts daudzām citām metodēm. Šis paņēmiens pēta materiālu ar diviem gaismas impulsiem: pirmais to traucē un rada viļņus - vai vibrācijas -, kas izplatās uz āru koncentriskos apļos, līdzīgi kā akmens iemešana dīķī; otrais gaismas impulss uzņem momentuzņēmumu no šiem viļņiem dažādos laikos. Kopā šie attēli ļāva viņiem redzēt, kā šie viļņi uzvedas, un saprast to "ātruma ierobežojumu".

"Istabas temperatūrā šie viļņi pārvietojas ar simtdaļu no gaismas ātruma, kas ir daudz ātrāk, nekā mēs varētu sagaidīt parastā materiālā. Bet, pārejot uz augstāku temperatūru, šķiet, ka dīķis ir sasalis," skaidroja pirmais autors Hope Bretscher, kurš veica pētījumus Kembridžas Kavendiša laboratorijā. "Mēs nemaz neredzam, kā šie viļņi attālinās no klints. Mēs ilgi meklējām, kāpēc šī dīvainā uzvedība varētu notikt."

Vienīgais skaidrojums, kas šķita piemērots visiem eksperimentālajiem novērojumiem, bija tāds, ka materiāls istabas temperatūrā satur "eksitona izolatora" matērijas fāzi, kas, lai gan teorētiski tika prognozēta, nav atklāta gadu desmitiem.

"Eksitona izolatorā novērotos enerģijas viļņus atbalsta lādiņneitrālās daļiņas, kas var pārvietoties ar ātrumu, kas ir līdzīgs elektronu ātrumam. Svarīgi, ka šīs daļiņas var pārnest informāciju bez traucējumiem no izkliedes mehānismiem, kas visbiežāk sastopamajos materiālos ietekmē uzlādētās daļiņas, piemēram, elektroni, "saka doktors Akshay Rao no Kavendiša laboratorijas, kurš vadīja pētījumu. "Šis īpašums varētu nodrošināt vieglāku ceļu uz energoefektīvu skaitļošanu istabas temperatūrā nekā supravadītspēja."

Pēc tam Kembridžas komanda sadarbojās ar teorētiķiem visā pasaulē, lai modelētu, kā šī eksitoniskā izolācijas fāze pastāv un kāpēc šie viļņi tā uzvedas.

"Teorētiķi paredzēja šīs anomālās fāzes esamību pirms vairākām desmitgadēm, taču eksperimentālās grūtības, kas saistītas ar pierādījumu iegūšanu, ir novedušas pie tā, ka tikai tagad mēs varam pielietot iepriekš izstrādātos pamatus, lai iegūtu pilnīgāku priekšstatu par to, kā tas darbojas reāli materiāls, "komentēja Yuta Murakami no Tokijas Tehnoloģiju institūta, kura piedalījās pētījumā.

"Izklaidējoša enerģijas pārnešana izaicina mūsu pašreizējo izpratni par transportu kvantu materiālos un paver jaunas iespējas teorētiķiem ar tām manipulēt nākotnē," sacīja autors Deniss Gols no Jozef Stefan institūta un Ļubļanas universitātes.

"Šis darbs ved mūs soli tuvāk neticami energoefektīvu lietojumprogrammu radīšanai, kas var izmantot šo īpašību, tostarp datoros," secināja Dr Rao.

Ieteicams: