Международная команда исследователей синтезировала молекулу с невероятной формой — электроны в ней закручиваются по траектории, напоминающей половину ленты Мебиуса. О существовании такой квантовой материи ученые даже не подозревали. Работа опубликована в журнале Nature.
Что такое лента Мебиуса?
В двух словах: это знаменитая односторонняя поверхность. Если взять обычную бумажную полоску, перекрутить один конец на 180 градусов и склеить с другим, получится лента, у которой всего одна сторона.
Новая молекула устроена сложнее. Ее атомное кольцо скручено не на 180°, а на 90°. Получается своего рода "полулента" Мебиуса.
Как это выглядит на уровне электронов?
Если увеличить масштаб и посмотреть на облако электронов, кружащихся вокруг атомов, видно странное извилистое движение. Электронная фаза поворачивается на 90 градусов за каждый оборот, и полный цикл завершается только после четырех витков.
Ученые создали эту молекулу атом за атомом в исследовательском центре IBM в Цюрихе. Работа велась при температуре, близкой к абсолютному нулю, на тонком слое золота. Для изучения свойств использовали квантовые суперкомпьютеры.
В чем тут наука?
Самое удивительное — системой можно управлять. Молекула способна переходить в обычное (нескрученное) состояние, а затем возвращаться обратно в одну из зеркальных версий (левую или правую).
Такая необычная геометрия влияет на движение электронов и может порождать новые магнитные и спиновые эффекты. Кроме того, это идеальный полигон для изучения квазичастиц — коллективных явлений, которые важны для будущих квантовых технологий.
Как отмечают авторы, работа открывает путь к созданию материалов с невиданными ранее свойствами на стыке химии, физики и квантовых вычислений.