Физики из МФТИ раскрыли секреты работы "изоляторо-проводника"

07.08.2018 13:43 5

Физики из МФТИ раскрыли секреты работы

7 Августа 2018

МОСКВА, 7 августа Российские и зарубежные ученые впервые детально изучили то, как особые материалы, сочетающие в себе одновременно свойства и проводника, и изолятора, перекочевывают из одного состояния в другое. Эти данные помогут ученым ускорить создание квантовых компьютеров, говорится в статье, поданной в журнале Nature Materials.

Инженеры, ученые и обыватели давно привыкли, что все металлы и похожие на них соединения и материалы хорошо оплетают ток. Это связано с тем, что внутри них присутствует большое число свободных сплавов, способных путешествовать по толще металла, сталкиваться друг с другом и обмениваться энергией.

В 1937 году физики установили, что это не всегда так, обнаружив, что оксид никеля, предположительно железный материал, не проводил ток и был одним из самых сильных изоляторов. Практически одновременно с открытием этого необычного свойства известный британский физик Нэвилл Мотт предложил объяснение этому феномену, связав его с тем, как взаимодействуют электроны с атомами и друг с другом.

В нормальных металлах сила этих взаимодействий очень низкая, благодаря чему сплавы могут сбегать от положительно заряженных ядер и участвовать в движении электричества. В особых материалах, которые ученые сейчас называют изоляторами Мотта, все обстоит иначе.

Благодаря их особенной структуре, электроны в них распределены не равномерно и случайно, а в виде обособленных групп, отталкивающих других идеологов заряда и мешающих их сообщению по толще материала. Многие изоляторы Мотта можно превратить в проводники, нагрев их или поместив в магнитное поле, что делает их интересными с практической точки зрения.

Как отмечают Горшунов и его коллеги, проблема заключается в том, что ученые до сих пор не полностью понимают, как именно работает этот эффект и что заставляет подобные изоляторо-проводники переходить из одного лагеря в другой. Открытие принципов их работы поможет ученым создать транзисторы с минимальными токами утечки и создать гиперпроводники, работающие при комнатной повышенная температуре.

Российские физики и их коллеги из США, стран Европы и Японии приблизились к ответу на этот вопрос, наблюдая за тем, как происходит сходный переход в нескольких изоляторах Мотта, так называемых квантовых смесях, изготовленных из смеси базисных спиртов, серосодержащих углеводородов, сурьмы, серебра, меди и цианида.

В отличие от других материалов подобного рода, магнитные свойства квантовых жидкостей не мешают наблюдениям за изменениями в их проводимости при сверхнизких температурах, что позволило команде Горшунова впервые очень точно и детально обмерить то, что происходит при их превращении в проводник.

Нагревая и просвечивая их при помощи пучков терагерцового излучения, раздевающих лучей, ученые следили за тем, как оно отражалось от квантовых жидкостей и взаимодействовало с ними. Это позволило российским физикам и их зарубежным коллегам нащупать ту точку, где при пересечении которого свойства материалов резко постепенно менялись, и изучить их имущество в этот момент времени.

Как стало, все три материала располагают достаточно разными свойствами, в том числе и тем, как они реагируют на охлаждение или нагрев и какие такой виды электрического тока они проводят при превращении в металл. Ученые надеются, что собранные ими данные помогут понять, как можно управлять поведением Моттовских гетинаксов, что позволит им быстрее проникнуть в промышленность и быт.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Источник

Следующая новость
Предыдущая новость

Стоматология в Германии Приложения для быстрого обогащения Магазин гироскутеров для любых возрастов Поклейка обоев в городе Пермь Интерактивная карта города Москвы и области

Последние новости