I fisici rivelano una strana forma di cristallo in cui gli elettroni non possono muoversi: ScienceAlert

Il codice della strada quantistico applicato alle strade 3D di un certo tipo di cristallo potrebbe frenare l'ora di punta elettronica.

Alla ricerca di nuovi materiali che potessero contenere stati della materia nuovi ed esotici, i fisici della Rice University negli Stati Uniti hanno condotto un esperimento che ha costretto gli elettroni liberi a rimanere al loro posto.

Mentre questo fenomeno è stato osservato nei materiali in cui gli elettroni sono legati Solo altri dueQuesta è la prima volta che è stato osservato in un reticolo minerale cristallino tridimensionale, noto come pirocloro. Questa tecnica offre ai ricercatori un nuovo strumento per studiare le attività meno convenzionali delle particelle portatrici di carica.

“Cerchiamo materiali che potenzialmente abbiano nuovi stati della materia o nuove caratteristiche esotiche che non sono ancora state scoperte”. Lui dice Ming Yi, fisico della Rice University.

Proprio come la luce può essere descritta in modi simili alle onde e alle particelle, lo stesso vale per gli elementi costitutivi degli atomi.

Il comportamento ondulatorio quantistico degli elettroni è essenziale per comprendere come la loro attività è coordinata in determinate condizioni. Dopo essere state raffreddate, le onde degli elettroni possono combinarsi tra loro in atti di entanglement che consentono loro di scivolare attraverso materiali solidi come fantasmi, dando origine a materiali ad alta efficienza energetica chiamati superconduttori.

Il comportamento degli elettroni può essere gestito in altri modi. Disponendo insieme le giuste proporzioni degli elementi si creano intersezioni uniche che assomigliano un po' a semafori, riducendo quello che potrebbe essere un caotico trambusto di pedoni e pendolari in un lento procedere a passo d'uomo in quello che viene descritto come Frustrazione ingegneristica.

Perclorato Sono minerali complessi con una struttura specifica che li rende utili per una serie di scopi di ricerca e industriali. Costruirne uno da una miscela di rame, vanadio e zolfo ha fornito ai ricercatori una lamina metallica ingegnerizzata in grado di dirigere le onde degli elettroni verso i punti di strozzatura.

“Questo effetto di interferenza quantistica è come onde che si increspano sulla superficie di uno stagno e si incontrano frontalmente”. Lui dice SÌ.

“La collisione crea un'onda stazionaria che non si muove. Nel caso di materiali reticolari geometricamente frustrati, sono le funzioni d'onda elettroniche che interferiscono in modo distruttivo.”

Una tecnica chiamata Spettroscopia di fotoemissione ad angolo specifico Ciò ha consentito al team di misurare l’energia e la quantità di moto degli elettroni nel reticolo 3D, dimostrando che uno non dipende dall’altro come al solito.

In questo spazio straordinario conosciuto come A Fascia piattaLe interazioni tra gli elettroni passivi sono governate da un diverso insieme di regole che potrebbero, in teoria, fornire ai fisici un nuovo modo di comprendere fenomeni elettromagnetici come la superconduttività.

Mentre elettroni localizzati simili sono stati osservati in materiali 2D noti come reticoli di Kagome, l’apparizione di una banda piatta di onde interferenti che si fanno strada attraverso un reticolo 3D fornisce una prova di concetto che potrebbe portare a una classe di materiali completamente nuova.

“Il pirocloruro non è l'unico gioco in città.” Lui dice Kimiao Si, fisico della Rice University.

“Si tratta di un nuovo principio di progettazione che consente ai teorici di identificare in modo predittivo i materiali in cui si formano bande piatte a causa di forti correlazioni elettroniche.”

Questa ricerca è stata pubblicata in Fisica della natura.