Novo anomalijsko stanje materije moglo bi doprinijeti razvoju tehnologije

Istraživači su pronašli nove dokaze za anomalijsko agregatno stanje materije koje se predviđalo još 1960-ih.

Iskorištavanje njegovih svojstava moglo bi otvoriti put novim tehnologijama sposobnima za razmjenu informacija bez gubitaka energije. Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Science Advances.

Brzi energetski valovi

Dok su promatrali kvantni materijal, istraživači sa Sveučilišta Cambridge koji su vodili studiju, primijetili su prisutnost neočekivano brzih valova energije. Valovi su se mreškali kroz materijal prilikom izlaganja kratkim i intenzivnim laserskim pulsevima.

Promatranja su izvršili pomoću mikroskopske kamere za brzinu koja može pratiti sitna i brza kretanja na skali koja je izazov za druge metode. Ova tehnika sondira materijal s dva svjetlosna impulsa: prvi ga uznemirava i stvara valove ili oscilacije koje se šire u koncentričnim krugovima (radi po istom principu kao kod ispuštanja velikog kamena u ribnjak); drugi svjetlosni puls pravi snimku tih valova u različitim trenucima.

https://kozmos.hr/prostor-vremenski-kristali-rjesavaju-desetljecima-staru-dilemu/

Spajanje ovih slika omogućilo je znanstvenicima da razumiju kako se ti valovi ponašaju te da odrede njihovu ‘maksimalnu brzinu’.

Stanje eksitonskog izolatora

“Na sobnoj temperaturi, ovi se valovi kreću jednom stotinom brzine svjetlosti, puno brže nego što bismo očekivali u normalnom materijalu. Ali kad pređemo na više temperature, kao da se ‘ribnjak’ zaledio”, objasnio je prvi autor Hope Bretscher, koji je ovo istraživanje proveo u Cambridgeovom laboratoriju Cavendish. “Uopće ne vidimo kako se ti valovi odmiču od ‘velikog kamena’. Proveli smo dugo vremena tražeći zašto dolazi do tako bizarnog ponašanja.”

Jedino objašnjenje koje odgovara svim eksperimentalnim opažanjima bilo bi da materijal na sobnoj temperaturi ima stanje”eksitonskog izolatora” tvari, koja je, iako teoretski predviđena, desetljećima ‘bježala’ otkrivanju.

Ušteda energije

“U eksitonskom izolatoru, promatrani valovi energije podržani su nabojem neutralnih čestica koje se mogu kretati brzinama sličnim elektronima. Važno je naglasiti da su te čestice mogle prenositi informacije bez ometanja mehanizama rasipanja koji u većini materijala utječu na nabijene čestice kao što su elektroni “, rekao je dr. Akshay Rao iz laboratorija Cavendish, koji je vodio istraživanje. “Ovo bi svojstvo moglo pružiti jednostavniji put prema uštedi energije na sobnoj temperaturi i izračunu supraprovodljivosti.”

Tim s Cambridga je zatim surađivao s teoretičarima širom svijeta kako bi razvio model eksitonskog izolacijskog stanja te odgovorio na pitanje zašto se valovi ponašaju na taj način.

Moglo bi doći do primjene u novim tehnologijama

“Teoretičari su desetljećima predviđali postojanje ovog anomalijskog stanja, ali eksperimentalni izazovi u nalaženju  dokaza bili su preveliki. Tek smo sada u mogućnosti primijeniti prethodno razvijene okvire kako bismo pružili bolju sliku o tome kako se ono ponaša u stvarnom materijalu”, komentirao je Yuta Murakami s Tokijskog tehnološkog instituta, koji je surađivao na studiji.

“Transport energije bez rasipanja dovodi u pitanje naše trenutno razumijevanje prijenosa u kvantnim materijalima te otvara maštu teoretičara za nove načine manipuliranja”, rekao je suradnik Denis Gole s Instituta Jozef Stefan i Sveučilišta u Ljubljani.

“Ovaj nas rad nosi korak bliže prema postizanju nekih nevjerojatno energetski učinkovitih tehnologija koje mogu iskoristiti ovo svojstvo, uključujući računala”, zaključuje dr. Rao.

https://kozmos.hr/najslozenija-sinteticka-mikrocestica-na-svijetu/

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

–t.me/kozmoshr

Izvor:

Hope M. Bretscher et al (7.6.2021.), Imaging the coherent propagation of collective modes in the excitonic insulator Ta2NiSe5 at room temperature, Science Advances, Vol. 7, no. 28, eabd6147 (2021), advances.sciencemag.org (preuzeto 16.7.2021.)

Bismuth V. (14.7.2021.), New evidence of an anomalous phase of matter brings energy-efficient technologies closer, University of Cambridge, Phys.org (preuzeto 16.7.2021.)