В MIT открыли электронный лёд: представлено новое квантовое состояние в ультратонком графене

В мире квантовой механики, где привычные законы физики перестают работать, ученые то и дело натыкаются на совершенно неожиданные явления. Недавнее открытие физиков из MIT — одно из таких. Они обнаружили, что электроны в ультратонких материалах могут замерзать, образуя своеобразный электронный «лёд», который сосуществует с другими экзотическими квантовыми состояниями. Это открытие, опубликованное в журнале Nature, открывает новые горизонты для понимания поведения электронов в необычных условиях и может привести к революционным технологиям будущего.
Золотая жила графена: что такое ромбоэдрический пентаслойный графен?
Речь идет о ромбоэдрическом пентаслойном графене — необычной модификации хорошо знакомого нам графена. Графен, в свою очередь, это лист углерода толщиной в один атом, напоминающий пчелиные соты. Он обладает исключительной прочностью и электропроводностью. Ромбоэдрический пентаслойный графен отличается тем, что состоит из пяти слоев графена, уложенных особым образом. Именно эта сложная структура придает материалу уникальные свойства, которые и стали предметом изучения команды Луна Цзюя.
Как выразился сам Цзюй, «мы нашли золотую жилу, и каждая лопата открывает что-то новое». И действительно, с момента открытия этого материала ученые продолжают находить в нём всё новые и новые удивительные свойства.
Квантовый «сэндвич» и фракционирование электронов
Исследования проводились с использованием сложной структуры: ромбоэдрический пентаслойный графен помещался между слоями гексагонального нитрида бора, образуя своего рода квантовый «сэндвич». Применяя различные напряжения к этой структуре, ученые обнаружили, что электроны могут вести себя совершенно неожиданным образом.
Одной из самых поразительных находок стало явление фракционирования электронов. В определенных условиях электроны, казалось, расщеплялись на части самих себя, проявляя так называемый дробный квантовый эффект Холла. Этот эффект, ранее наблюдавшийся только в сложных системах при сильных магнитных полях, в новом материале проявлялся без внешнего магнитного поля.
Электронный «лёд» и «реки» квантовых состояний
Новые эксперименты, проведенные при температурах, близких к абсолютному нулю (всего 30 милликельвинов!), принесли еще более сенсационные результаты. Ученые обнаружили, что в этих условиях электроны могут не только «расщепляться», но и замерзать, образуя своего рода электронный «лёд».
Это состояние сосуществует с уже известным дробным квантовым эффектом Холла. Цзюй проводит интересную аналогию: представьте себе карту, где нанесены «реки» из электронов, находящихся в жидком состоянии (соответствующие дробному квантовому эффекту Холла), прорезающие «ледники» из замерзших электронов (соответствующие…
Подробнее https://7ooo.ru/group/2025/02/27/677-v-mit-otkryli-elektronnyy-led-predstavleno-novoe-kvantovoe-sostoyanie-v-ultratonkom-grafene-grss-384823034.html