Учёные из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали революционный метод управления электронами в материалах, использующий искусственные кристаллические решётки для тонкой настройки их поведения. Это открытие обещает прорыв в области физики материалов, с возможностью создания новых типов квантовых устройств и более глубокого понимания явлений, таких как сверхпроводимость.
Исследователи использовали так называемые муаровые материалы, которые создаются путём скручивания ультратонких атомных слоёв, образующих структуры с периодическими искажениями. Эти материалы уже были эффективными в управлении взаимодействием электронов, но прежний метод создавал нежелательные физические изменения в самих материалах, что усложняло изучение тонких процессов на атомном уровне.
Новая методика позволяет обойти эту проблему, применяя муаровые материалы дистанционно, создавая на их основе электрическое поле, которое воздействует на электроны в соседнем слое полупроводника без вмешательства в его физические характеристики. Этот подход, разработанный под руководством Атача Имамоглу, был продемонстрирован на слоёном материале — гексагональном нитриде бора (h-BN), скручиваемом менее чем на два градуса для создания желаемого электрического поля. Под этой муаровой структурой учёные разместили слой диселенида молибдена (MoSe₂), полупроводника с уникальными электронными свойствами.
Этот искусственный кристалл позволяет контролировать поведение электронов, создавая уникальные структуры в материалах, имеющие большой потенциал для дальнейших исследований в области квантовых технологий. С помощью экситонов — пар электронов и дырок, которые формируются при поглощении света — учёные смогли «зондировать» поведение электронов в этих структурах. Это открытие откроет новые горизонты для изучения таких экзотических состояний вещества, как хиральные спиновые жидкости, которые до сих пор не были наблюдаемы в лабораторных условиях.
Кроме того, новый метод может оказаться ключевым для раскрытия механизмов сверхпроводимости — явления, при котором материалы проводят электричество без сопротивления при достаточно низких температурах. Понимание того, как электроны взаимодействуют и самоорганизуются в такие структуры, может существенно ускорить развитие высокотемпературных сверхпроводников и других квантовых материалов, открывая новые возможности для создания более эффективных и мощных электронных устройств в будущем.
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/