Credit: Heikka Valja, Aalto University

Nový materiál s těžkými fermiony napodobuje kovy vzácných zemin

Kondův jev a speciální kvantové provázání.

Fyzikové vytvořili nový ultratenký dvouvrstvý materiál s vlastnostmi, které dosud vyžadovaly sloučeniny kovů vzácných zemin. Tento materiál, který lze navíc poměrně snadno vyrobit, by podle autorů výzkumu mohl poskytnout platformu pro kvantové výpočty, posunout výzkum nekonvenční supravodivosti a tzv. kvantové kritičnosti.
Původně se vědci snažili připravit kvantovou spinovou kapalinu, nakonec ale získali ještě jinou formu hmoty. Vytvořili 1 atom tenkou vrstvu sulfidu tantaličitého TaS2. Přitom ale vznikly na řadě míst ostrůvky, které se skládaly ze dvou vrstev. Další zkoumání těchto ostrůvků vedlo k závěru, že v nich dochází ke Kondově jevu.

Viz také: Střídavý Josephsonův jev a kvantové tečky
Kondův jev je mnohočásticový kvantový efekt, kdy při dostatečně nízkých teplotách způsobují volné magnetické momenty v důsledku svých interakcí s elektrony anomální vodivost.

Následkem Kondova jevu je mj. to, že se elektrony chovají, jako by měly větší hmotnost. Hovoříme pak o tzv. materiálech s těžkými fermiony (tj. těžké jsou i normálně lehké elektrony). Těžké fermiony jsme přitom dosud znali pouze se sloučenin kovů vzácných zemin.
Materiály s těžkými fermiony mají přitom potenciálně mnohostranné využití. Mohly by fungovat jako topologické supravodiče a umožňovat konstrukci qubitů, které jsou odolnější vůči šumu, což by snížilo chybovost kvantových počítačů a umožnilo delší trvání výpočtu.
Sulfid tantaličitý sám o sobě není nijak exotickou sloučeninou, ovšem studovaná podoba je hodně speciální. „Přestože obě vrstvy nového materiálu jsou sulfidem tantaličitým, v jejich vlastnostech existují jemné, ale důležité rozdíly. Jedna vrstva se chová jako kov a je elektricky vodivá, zatímco druhá vrstva má strukturní změnu, která způsobuje lokalizaci elektronů do pravidelné mřížky. Kombinace obou vede ke vzniku fyziky těžkých fermionů, kterou ani jedna z vrstev samostatně nevykazuje,“ uvádí průvodní tisková zpráva finské Aalto University.
Tento nový materiál s těžkými fermiony také nabízí mocný nástroj pro zkoumání tzv. kvantové kritičnosti. To znamená dosažení kritického bodu, kdy systém začne přecházet z jednoho kolektivního kvantového stavu do druhého, například z běžného magnetu směrem k materiálu z provázaných (entanglement) těžkých fermionů. V kritickém bodě systém silně reaguje na sebemenší změnu a poskytuje ideální platformu pro konstrukci ještě exotičtějších forem tzv. kvantové hmoty.
Vědci budou např. zkoušet otáčet v ostrůvcích jednotlivé vrstvy vůči sobě. Toto a dále změny vazby mezi vrstvami by mohlo vyladit systém právě směrem ke kvantově kritickému chování.

Peter Liljeroth, Artificial heavy fermions in a van der Waals heterostructure, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04021-0. www.nature.com/articles/s41586-021-04021-0
Zdroj: Aalto University / Phys.org

Týden na ITBiz: Velké hackerské skupiny se samy staly terčem útoků

40 let smajlíků. Uživatelé platí za únik dat stále více. Programátoři z Česka dodají software …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close