Ssylka

Плохие металлы — неожиданный источник квантовых частиц

Физики Колумбийского университета совершили прорыв в области квантовых материалов, обнаружив необычные оптические свойства в дихлориде оксида молибдена (MoOCl₂). Исследование, опубликованное в журнале Science 13 февраля, демонстрирует, что так называемые «плохие металлы» могут быть ключом к обнаружению редких квантовых частиц.
Плохие металлы — неожиданный источник квантовых частиц
Изображение носит иллюстративный характер

В отличие от обычных металлов, где электроны движутся свободно и встречают сопротивление только из-за дефектов материала, в «плохих металлах» электроны сопротивляются друг другу, становятся коррелированными и группируются вместе. Это делает их плохими электрическими проводниками, но превосходными квантовыми материалами с уникальными свойствами.

MoOCl₂ представляет собой анизотропный материал, состоящий из атомно-тонких слоев различных элементов. Его особенность заключается в том, что он ведет себя как металл в одном направлении и как изолятор в другом. Именно эта направленная природа материала привела к появлению гиперболических плазмонных поляритонов — особых квазичастиц с необычными свойствами.

Поляритоны — это квазичастицы, образующиеся при взаимодействии фотонов с материалами. Существует более 70 типов поляритонов, и плазмоны являются одним из них, возникая, когда фотоны объединяются с электронами в металлах. Особенность гиперболических плазмонов заключается в том, что они движутся по гиперболическим траекториям, а не по концентрическим кругам, как обычные плазмоны.

«Эти квазичастицы могут перемещаться на несколько микрометров по образцу при комнатной температуре и функционировать на частотах видимого и ближнего инфракрасного света», — объясняет Дмитрий Басов, физик Колумбийского университета, руководивший исследованием. Такие свойства открывают потенциальные применения в телекоммуникациях и нанопроизводстве, позволяя фокусировать свет за пределами дифракционного предела.

Исследовательская группа использовала сканирующий ближнепольный оптический микроскоп (s-SNOM) для изучения свойств материала. Их выводы были подтверждены коллегами из Калифорнийского университета в Беркли, которые применили метод фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES). Независимое подтверждение результатов также пришло от исследователей Итальянского технологического института в Милане.

Франк Рута (SEAS'24), первый автор статьи, отмечает важность этого открытия для будущих исследований. Эндрю Миллис, физик из Колумбийского университета и Института Флэтайрон, подчеркивает, что «плохие металлы» могут быть ценными для квантовых приложений, несмотря на их низкую проводимость.

Марк ван Шилфгаарде и Свагата Ачарья из Национальной лаборатории возобновляемой энергии в Колорадо также внесли значительный вклад в теоретическое понимание наблюдаемых явлений. Их работа помогла объяснить, почему именно в «плохих металлах» могут возникать такие необычные квантовые частицы.

Это открытие меняет интуитивные представления исследователей о том, какие материалы следует изучать для обнаружения поляритонов, и открывает новые перспективы в области квантовых материалов и нанофотоники.


Новое на сайте

16943От сада чудес до протеина из атмосферы 16942Кратковременный сон наяву: научное объяснение пустоты в мыслях 16941Спутники Starlink создают непреднамеренную угрозу для радиоастрономии 16940Аутентификационная чума: бэкдор Plague год оставался невидимым 16939Фиолетовый страж тайских лесов: редкий краб-принцесса явился миру 16938Хроники мангровых лесов: победители фотоконкурса 2025 года 16937Танцевали ли планеты солнечной системы идеальный вальс? 16936Ай-ай: причудливый лемур, проклятый своим пальцем 16935Как рентгеновское зрение раскрывает самые бурные процессы во вселенной? 16934Уязвимость нулевого дня в SonicWall VPN стала оружием группировки Akira 16933Может ли государственный фонд единолично решать судьбу американской науки? 16932Способна ли филантропия блогеров решить мировой водный кризис? 16931Взлом через промпт: как AI-редактор Cursor превращали в оружие 16930Мог ли древний кризис заставить людей хоронить мертвых в печах с собаками? 16929Какие наушники Bose выбрать на распродаже: для полной изоляции или контроля над...