Американские ученые обнаружили в двумерном магнитном материале Fe₅GeTe₂ необычное квантовое состояние, при котором электроны движутся коллективно и аномально медленно, сохраняя квантовую когерентность. Открытие меняет теоретические представления о материале и открывает перспективы для создания устройств памяти нового типа.
Подобные соединения привлекают внимание ученых благодаря наличию квантовых эффектов, которые потенциально могут найти применение в электронике нового поколения. Среди таких эффектов — сверхпроводимость, позволяющая передавать ток без потерь, и явление зарядового порядка, при котором электроны образуют статичные структуры внутри кристаллической решетки.
В ходе эксперимента с использованием микро-ARPES — метода фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением — команде удалось зафиксировать в Fe₅GeTe₂ нестандартное поведение носителей заряда. Вопреки ожиданиям, основанным на существующих теоретических моделях, электроны в материале демонстрировали коллективное и крайне замедленное движение, сохраняя при этом квантовую когерентность. Специалисты отмечают, что речь идет не об отдельных частицах, а о согласованном взаимодействии большого количества электронов, что классифицируется как квантовое многочастичное явление.
Полученные данные указывают на то, что текущие представления о магнитных взаимодействиях внутри данного материала нуждаются в пересмотре. В то же время обнаруженный эффект открывает перспективы для использования разных магнитных состояний Fe₅GeTe₂ в устройствах хранения информации. В настоящее время ученые ведут работу над возможностью переключения между фазами с помощью сфокусированного лазерного излучения.
Важной особенностью наблюдавшегося состояния является то, что оно сохраняется при температурах до 100 кельвинов (около -173 °C). Хотя это значение все еще далеко от комнатной температуры, оно существенно выше, чем для многих аналогичных систем, что дает основания для дальнейших изысканий в этом направлении.
Следующим этапом для научной группы станет изучение свойств материала при его расслоении до толщины в один атомный слой, чтобы проверить, сохраняются ли выявленные квантовые характеристики в таких условиях.
Читайте также: Физики смогли передать квантовые данные с точностью 99 % с помощью особого состояния света