Ученые из Технологического института Джорджии обнаружили новое квантовое состояние в причудливом материале. Это явление ранее никогда не наблюдалось в природе: приложение магнитного поля увеличивает электропроводность материала на миллиард процентов.
Известно, что некоторые материалы меняют свою проводимость в ответ на изменение магнитного поля, это свойство называется магнитосопротивлением. Но в новом исследовании материал делает это в невероятной степени, демонстрируя колоссальное магнитосопротивление.
Материал представляет собой сплав марганца, кремния и теллура, который имеет форму восьмиугольных ячеек, расположенных в виде сот и сложенных в листы. Электроны движутся снаружи этих восьмиугольников, но когда нет магнитного поля, они движутся в случайных направлениях, вызывая пробки. Это эффективно заставляет материал действовать как изолятор.
Но если воздействовать на материал магнитным полем, электроны начинают двигаться в заданном направлении, что позволяет им течь быстрее и генерировать электрический ток. Это делает новый сплав очень эффективным проводником — на самом деле, его проводимость увеличивается на семь порядков. Другими словами, это увеличение на миллиард процентов.
Самое интересное, что этот «переключатель» работает только в том случае, если магнитное поле приложено перпендикулярно поверхности материала. Во всех других известных материалах, проявляющих магнитосопротивление, угол магнитного поля не влияет на силу эффекта. «Данное явление бросает вызов всем существующим теоретическим моделям и экспериментальным прецедентам», — заявил Итамар Кимчи, автор исследования.
В других экспериментах команда обнаружила, что переключатель также может срабатывать при подаче электрического тока. Это происходит медленнее, переход занимает несколько секунд или минут.
Команда утверждает, что версия с током может быть более непосредственно применима к квантовым устройствам, таким как компьютеры, датчики и системы связи. Но до этого необходимо провести дополнительные исследования, чтобы лучше понять это новое квантовое состояние и исследовать другие материалы, которые могут работать таким же образом.