Fizycy z Uniwersytetu Rice w USA dokonali przełomowego odkrycia, badając niezwykłe stany materii w trójwymiarowym krysztale metalicznym, zwanym pyrochlorem. Ich eksperyment pozwolił na zahamowanie swobodnego przemieszczania się elektronów, co do tej pory obserwowano tylko w materiałach dwuwymiarowych. Odkrycie to otwiera nowe możliwości dla badań nad nietypowymi zachowaniami elektronów, które mogą przyczynić się do rozwoju superprzewodników i innych materiałów o wysokiej efektywności energetycznej.

Ming Yi, fizyk z Rice University, podkreślił znaczenie poszukiwania materiałów umożliwiających obserwację nowych stanów materii oraz ekscentrycznych właściwości. Elektrony, działając pod wpływem zasad kwantowych, mogą wykazywać zachowania falowe, co jest kluczowe dla zrozumienia ich koordynacji w określonych warunkach. Poprzez ochłodzenie, elektrony mogą łączyć się ze sobą, tworząc zjawisko splątania kwantowego, które pozwala im przenikać przez ciała stałe, przyczyniając się do tworzenia superprzewodników.

Badacze skonstruowali pyrochlore z miedzi, wanadu i siarki, tworząc metal, który kieruje fale elektronów do punktów zatorów, dzięki czemu uzyskano efekt interferencji kwantowej. Technika ta, znana jako spektroskopia fotoemisyjna z rozdzielaniem kątowym, pozwoliła na zmierzenie energii i pędu elektronów, wykazując, że nie zależą one od siebie w sposób typowy, tworząc tzw. płaską bandę. W tej niezwykłej przestrzeni, interakcje między elektronami podlegają innym regułom, co może zrewolucjonizować rozumienie zjawisk elektromagnetycznych, takich jak superprzewodnictwo.

Odkrycie to nie tylko potwierdza możliwość tworzenia nowych klas materiałów, ale również stanowi nową zasadę projektowania, pozwalającą teoretykom na identyfikację materiałów, w których płaskie pasma powstają dzięki silnym korelacjom elektronowym. To przełom w dziedzinie fizyki, który może otworzyć drogę do nowych badań nad superprzewodnictwem i innymi zjawiskami elektromagnetycznymi.

Źródło: Nature Physics