Учени създадоха нова фаза на материята, която може да промени квантовите технологии

Учените от Университета „Браун“ и Мичиганския университет за първи път успяха да създадат и стабилизират нова фаза на материята, която досега съществуваше само в теоретични модели. Изследването, публикувано в списание Science проправя пътя към създаването на нови квантови технологии.

Използвайки наночастици от сребро със специфична форма, наподобяваща отсечени октаедри (изследователите ги нарекоха „мекони“), екипът успя да възпроизведе и стабилизира междинни структури, възникващи при прехода между два разпространени типа кристални решетки – гранецентрирана кубична (FCC) и обемно-центрирана кубична (BCC). По-рано тези преходни фази бяха изключително нестабилни и недостъпни за наблюдение.

„Нашата работа донякъде прилича на детска игра с кубчета LEGO. Ние синтезираме уникални наноразмерни градивни елементи и ги сглобяваме в интересни структури. В този случай успяхме да стабилизираме тези теоретични преходни структури и да демонстрираме важни квантово-оптични свойства.“

коментира Оу Чен, доцент по химия в „Браун“ и съавтор на изследването

Ключовият фактор за успеха беше покриването на наночастиците с дълги молекулни вериги, които действат като „лепкави свързващи елементи“, позволявайки на частиците да се събират в подредени структури – свръхрешетки. Компютърното моделиране, проведено в Мичиганския университет, потвърди, че тези покрития играят решаваща роля в стабилизирането на структури, съответстващи на пътя на Нишияма-Вассерман. Освен фундаменталния научен пробив, новата свръхрешетка от сребро демонстрира необичайно оптично поведение. Учените наблюдаваха признаци на силно взаимодействие на светлината с материята, при което електроните в наночастиците осцилират в идеална синхронизация със светлинните вълни и стават квантово-механично заплетени. Забележително е, че този ефект се проявява при стайна температура, докато обикновено подобни квантово-оптични явления изискват екстремно ниски температури.

„Всеки път, когато успеем да идентифицираме нова фаза на материята се появяват нови приложения.“

отбеляза Чен

Според изследователите откритието може да послужи като основа за бъдещи материали за квантови изчисления, сензорни технологии и други авангардни квантови системи.