Немецкие учёные открыли металл с уникальным поведением электронов
Группа исследователей из Института физики твердого тела в Дрездене обнаружила необычное поведение электронов в кристалле, известном как платина-висмут-два. Внешне этот материал напоминает обычный серый металл, однако внутренние процессы в нём не соответствуют ни одному известному типу сверхпроводимости, сообщает Science Daily.
Ранее учёные установили, что только верхняя и нижняя поверхности кристалла могут становиться сверхпроводящими при охлаждении, позволяя электронам двигаться без сопротивления. Новые эксперименты выявили ещё более удивительное явление. Механизм, по которому электроны объединяются в пары на этих поверхностях, не похож ни на один из известных в науке. Кроме того, на гранях материала самопроизвольно формируются экзотические частицы Майораны, которые рассматриваются как потенциальная основа для квантовых компьютеров.
Ключевой особенностью материала является его трёхслойное электронное строение. Электроны на внешних поверхностях зафиксированы благодаря уникальной атомной структуре и при охлаждении образуют сверхпроводящие пары. В то же время электроны внутри кристалла сохраняют обычное металлическое поведение, создавая структуру, подобную «бутерброду» с проводящими поверхностями и металлической сердцевиной.
Наибольшее удивление вызвал обнаруженный рисунок объединения электронов. Сверхточные измерения, проведённые в лаборатории доктора Сергея Борисенко, показали, что электроны, движущиеся в шести строго определённых направлениях, полностью отказываются образовывать пары. Это формирует необычную шестикратную симметрию, ранее не наблюдавшуюся ни в одном сверхпроводящем материале. Природа этого явления остаётся необъяснённой.
Исследование также подтвердило спонтанное образование частиц Майораны на краях кристалла. Эти квазичастицы ведут себя как разделённая надвое половина электрона, что является ключевым принципом для создания устойчивых квантовых битов. Учёные в настоящее время работают над методами управления этими эффектами с помощью изменения структуры материала и воздействия магнитных полей, приближая потенциальное применение материала в будущих квантовых технологиях.
Фото: Shutterstock.com
