Sciencemag.cz
Doporučujeme
Tellurid wolframičitý WTe2 vykazuje velmi zajímavé chování, které by mohlo naznačovat i existenci dosud neznámých částic – neutrálních fermionů.
Fyzikové z Princetonu (hlavní autor článku Sanfeng Wu) publikovali v Nature studii, která poprvé zachytila tzv. kvantovou oscilaci i u nekovových (ve smyslu elektricky nevodivých) materiálů. Kovy za nízkých teplot zvláštním způsobem reagují na vnější magnetické pole. Elektrony mohou přejít z klasického do kvantového stavu, což způsobí kolísání elektrického odporu – právě tomu se říká kvantová oscilace. Tento jev sám o sobě je známý už skoro 100 let. Kvantová teorie materiálů ale nepředpokládala, že by k takové oscilaci mohlo dojít i u izolantů, kde se elektrony nemohou volně pohybovat – a to bez ohledu na velikost použitého magnetického pole.
Tellurid wolframičitý je normálně dobře vodivý, nicméně když ho připravíme v podobě 2D materiálu (to lze provést cca prostě postupným odlupováním izolepou), změní se na silný izolant. Vědci ale zjistili, že monovrstva WTe2 se chová v řadě ohledů zvláštně. Při zvyšování intenzity vnějšího magnetického pole začal elektrický odpor materiálu oscilovat, i když pořád zůstával značný. Elektrony zřejmě přešly do kvantového stavu podobně jako u kovu. Autoři výzkumu uvádějí, že současné teorie neposkytují pro pozorovaný jev vysvětlení. Sami navrhují velmi odvážnou hypotézu, že zde z elektronů vznikají vlastně úplně nové, dosud neznámé částice – „nový druh kvantové hmoty“. Příslušné částice označují jako neutrální fermiony, tj. neměly by být elektricky nabité. Nabité fermiony – elektrony/díry – se z definice v izolátoru volně pohybovat nemohou, neutrální fermiony však ano.
Jde pouze o teorii, nicméně vědci již současně i uvádějí, že by tyto částice (kvazičástice?) mohly případně najít využití pro ukládání informací nebo dokonce při kvantovém počítání.
Pengjie Wang et al, Landau quantization and highly mobile fermions in an insulator, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-020-03084-9
Zdroj: Princeton University / Phys.org
