Международная группа ученых из Университета Пенсильвании и Колумбийского университета совершила прорыв в области квантовых материалов. Исследователи разработали способ сохранения квантовых характеристик в трехмерных материалах, что открывает новые перспективы для квантовых технологий.
Ключевым материалом исследования стал хромсульфид бромида (CrSBr) – слоистый магнитный полупроводник, разработка которого началась в 2020 году. При комнатной температуре он функционирует как обычный полупроводник, но при охлаждении до -223 градусов по Фаренгейту проявляет антиферромагнитные свойства, при которых магнитные моменты выстраиваются в чередующихся patterns между слоями.
Исследовательская группа под руководством Инминга Шао, доцента физики Университета Пенсильвании, и Ксавье Роя, профессора химии Колумбийского университета, обнаружила уникальное поведение экситонов – квазичастиц с особыми оптическими свойствами. Эти частицы способны переносить энергию без электрического заряда и обычно наиболее стабильны в двумерных монослоях.
Открытие имеет историческое значение, так как развивает технологии, берущие начало в 2004 году, когда был разработан традиционный метод получения двумерных материалов, приведший к открытию графена.
Для подтверждения результатов были задействованы две независимые исследовательские группы – американская и немецкая, включая ученых Флориана Дирнбергера и Алексея Черникова из Дрезденского технического университета. Исследователи использовали методы оптической спектроскопии в сочетании с теоретическим моделированием.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Materials, преодолевают ограничения малых масштабов квантовых технологий, достигая квантового ограничения в трехмерных материалах. Это открывает широкие возможности для применения в оптических системах, передовых вычислениях, квантовых технологиях, гибкой электронике и системах хранения энергии.
Новая технология позволяет сохранять квантовые свойства материалов в более крупных масштабах, что существенно расширяет возможности практического применения квантовых эффектов в различных областях современных технологий.
Изображение носит иллюстративный характер
Ключевым материалом исследования стал хромсульфид бромида (CrSBr) – слоистый магнитный полупроводник, разработка которого началась в 2020 году. При комнатной температуре он функционирует как обычный полупроводник, но при охлаждении до -223 градусов по Фаренгейту проявляет антиферромагнитные свойства, при которых магнитные моменты выстраиваются в чередующихся patterns между слоями.
Исследовательская группа под руководством Инминга Шао, доцента физики Университета Пенсильвании, и Ксавье Роя, профессора химии Колумбийского университета, обнаружила уникальное поведение экситонов – квазичастиц с особыми оптическими свойствами. Эти частицы способны переносить энергию без электрического заряда и обычно наиболее стабильны в двумерных монослоях.
Открытие имеет историческое значение, так как развивает технологии, берущие начало в 2004 году, когда был разработан традиционный метод получения двумерных материалов, приведший к открытию графена.
Для подтверждения результатов были задействованы две независимые исследовательские группы – американская и немецкая, включая ученых Флориана Дирнбергера и Алексея Черникова из Дрезденского технического университета. Исследователи использовали методы оптической спектроскопии в сочетании с теоретическим моделированием.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Materials, преодолевают ограничения малых масштабов квантовых технологий, достигая квантового ограничения в трехмерных материалах. Это открывает широкие возможности для применения в оптических системах, передовых вычислениях, квантовых технологиях, гибкой электронике и системах хранения энергии.
Новая технология позволяет сохранять квантовые свойства материалов в более крупных масштабах, что существенно расширяет возможности практического применения квантовых эффектов в различных областях современных технологий.
