Специалисты из Университета Ратгерса обнаружили новую форму материи, которая представляет собой квантовую фазу, известную как «квантовый жидкий кристалл». Эта фаза отличается от традиционных агрегатных состояний (твёрдое тело, жидкость, газ и плазма) и была обнаружена на границе двух необычных материалов: вейлевского полуметалла и магнитного изолятора, известного как «спиновый лёд».
Вейлевский полуметалл характеризуется наличием дираковских точек в электронном спектре, что делает его топологически нетривиальным материалом. Магнитный изолятор «спиновый лёд» демонстрирует фрустрацию магнитных моментов, что приводит к образованию квазичастиц, известных как магноны. На границе этих материалов электронные свойства вейлевского полуметалла претерпевают значительные изменения под влиянием магнитных характеристик спинового льда, что вызывает явление электронной анизотропии.
Электронная анизотропия проявляется в том, что материал начинает проводить электричество с различной эффективностью в зависимости от направления. В шести направлениях проводимость минимальна, а при увеличении магнитного поля электроны начинают двигаться только в двух противоположных направлениях, что свидетельствует о наличии дираковских конусов в спектре проводимости.
Результаты исследования открывают новые перспективы в области управления электронными свойствами материалов. Разработанный метод придания ферроэлектрических свойств обычным материалам может быть использован для создания сверхчувствительных квантовых датчиков магнитного поля, способных функционировать в экстремальных условиях, таких как космическое пространство или мощное промышленное и научное оборудование.
Таким образом, открытие квантового жидкого кристалла и изучение его свойств представляют собой значительный вклад в развитие современной физики конденсированного состояния и материаловедения, открывая новые горизонты для применения этих знаний в практических приложениях, пишет sciencexxi.