Вчені відкривають новий стан матерії з хіральними властивостями

Міжнародна дослідницька група виявила новий стан матерії, який характеризується наявністю квантового явища, відомого як хіральний струм. Ці струми генеруються в атомному масштабі кооперативним рухом електронів, на відміну від звичайних магнітних матеріалів, властивості яких походять від квантової характеристики електрона, відомої як спін, і їх упорядкування в кристалі.

Важливість хіральності

Хіральність є надзвичайно важливою властивістю в науці, наприклад, вона є фундаментальною для розуміння ДНК. У виявленому квантовому явищі хіральність струмів була виявлена ​​шляхом вивчення взаємодії між світлом і речовиною, при якому відповідним чином поляризований фотон може випускати електрон з поверхні матеріалу з чітко визначеним спіновим станом. Відкриття, опубліковане в Nature, значно збагачує наші знання про квантові матеріали, про пошук хіральних квантових фаз і про явища, які відбуваються на поверхні матеріалів.

Потенційне застосування та наслідки

«Відкриття існування цих квантових станів, — пояснює Федеріко Маццола, дослідник фізики конденсованих середовищ Венеціанського університету Ка’ Оскарі та керівник дослідження, — може прокласти шлях для розробки нового типу електроніки, яка використовує хіральні струми як носії інформації замість заряду електрона. Крім того, ці явища можуть мати важливе значення для майбутніх додатків, заснованих на нових хіральних оптоелектронних пристроях, і великий вплив на сферу квантових технологій для нових датчиків, а також на біомедичну та відновлювану енергію».

Відкриття та перевірка

Завдяки використанню італійського синхротрона Elettra це дослідження, засноване на теоретичному передбаченні, прямо та вперше підтвердило існування цього квантового стану, досі загадкового та невловимого. Досі знання про існування цього явища фактично обмежувалися теоретичними прогнозами для деяких матеріалів. Його спостереження на поверхнях твердих тіл робить його надзвичайно цікавим для розробки нових ультратонких електронних пристроїв.

Дослідницька група, до складу якої входять національні та міжнародні партнери, включаючи Венеціанський університет Ка’ Фоскарі, Інститут Спін, Інститут CNR Materials Officina та Університет Салерно, досліджувала феномен матеріалу, уже відома наукова спільнота своїми електронними властивостями. і для застосувань надпровідної спінтроніки, але нове відкриття має ширший масштаб, бувши набагато загальнішим і застосовним до широкого діапазону квантових матеріалів.

Ці матеріали революціонізують квантову фізику та поточний розвиток нових технологій, володіючи властивостями, які виходять далеко за межі описаних класичною фізикою.