Nye bevis på eksistensen av en unormal fase av materien bringer energieffektive teknologier nærmere

Nye bevis på eksistensen av en unormal fase av materien bringer energieffektive teknologier nærmere
Nye bevis på eksistensen av en unormal fase av materien bringer energieffektive teknologier nærmere
Anonim

Forskere har funnet bevis for eksistensen av en uregelmessig fase av materien, hvis eksistens ble spådd på 1960 -tallet. Bruken av eiendommene kan bane vei for ny teknologi som kan utveksle informasjon uten å kaste bort energi.

Disse resultatene er rapportert i tidsskriftet Science Advances.

Mens de undersøkte kvantematerialet, la forskere fra University of Cambridge som ledet studien merke tilstedeværelsen av uventet raske bølger av energi som passerte gjennom materialet da de utsatte det for korte, intense laserpulser. De var i stand til å gjøre disse observasjonene ved hjelp av et mikroskopisk høyhastighetskamera som kan spore små og veldig raske bevegelser i en skala som er vanskelig for mange andre metoder. Denne teknikken utforsker materialet med to lyspulser: den første forstyrrer den og skaper bølger - eller vibrasjoner - som forplanter seg utover i konsentriske sirkler, på samme måte som å slippe en stein i en dam; en annen lyspuls tar et øyeblikksbilde av disse bølgene på forskjellige tidspunkter. Til sammen lot disse bildene dem se hvordan disse bølgene oppfører seg og forstå deres "fartsgrense".

"Ved romtemperatur beveger disse bølgene seg med en hastighet på en hundredel av lysets hastighet, som er mye raskere enn vi ville forvente i vanlig materiale. Men når vi beveger oss til høyere temperaturer, føles det som dammen er frossen," forklarte den første forfatteren av Hope Bretscher, som forsket på Cambridge's Cavendish Laboratory. "Vi ser ikke at disse bølgene beveger seg vekk fra fjellet i det hele tatt. Vi har lett lenge hvorfor denne merkelige oppførselen kan skje."

Den eneste forklaringen som syntes å passe alle eksperimentelle observasjoner var at materialet ved romtemperatur inneholder en "exciton isolator" -fase, som, selv om det er spådd teoretisk, ikke har blitt oppdaget på flere tiår.

"I en eksitonisolator støttes de observerte energibølgene av ladningsnøytrale partikler som kan bevege seg i hastigheter som ligner elektronene. Viktigere er at disse partiklene kan bære informasjon uten forstyrrelser fra spredningsmekanismene som i de fleste vanlige materialer påvirker ladede partikler, for eksempel elektroner, sier Dr. Akshay Rao fra Cavendish Laboratory, som ledet studien. "Denne egenskapen kan gi en enklere vei til energieffektiv databehandling ved romtemperatur enn superledning."

Cambridge -teamet jobbet deretter med teoretikere rundt om i verden for å modellere hvordan denne eksitoniske isolasjonsfasen eksisterer og hvorfor disse bølgene oppfører seg slik.

"Teoretikere spådde eksistensen av denne anomale fasen for flere tiår siden, men de eksperimentelle vanskelighetene knyttet til å skaffe bevis for dette har ført til det faktum at først nå kan vi bruke de tidligere utviklede grunnlagene for å få et mer komplett bilde av hvordan den oppfører seg i virkeligheten materiale, "kommenterte Yuta Murakami fra Tokyo Institute of Technology, som deltok i studien.

"Dissipativ energioverføring utfordrer vår nåværende forståelse av transport i kvantematerialer og åpner nye muligheter for teoretikere til å manipulere dem i fremtiden," sa forfatter Denis Gole fra Jozef Stefan Institute og University of Ljubljana.

"Dette arbeidet tar oss et skritt nærmere å lage utrolig energieffektive applikasjoner som kan dra nytte av denne eiendommen, inkludert i datamaskiner," konkluderte Dr. Rao.

Anbefalt: