Физики из Университета Рутгерса предложили теоретические взгляды на эксперимент с участием «странного металла», который может сыграть решающую роль в развитии будущих квантовых технологий. Исследователи, изучающие соединение, называемое Y-ball, которое принадлежит к классу «странных металлов», считающихся ключевыми для разработки передовых квантовых материалов, обнаружили новые методы изучения и понимания его поведения.
Источник изображения: freepik
«Странные металлы» — это металлы, которые не подчиняются теории ферми-жидкости, которая описывает поведение электронов в обычных металлах при низких температурах. В странных металлах сопротивление пропорционально температуре вблизи абсолютного нуля, тогда как в обычных после сверх проводящей фазы идет резкий рост сопротивления. Это состояние вещества можно назвать промежуточным между проводником и диэлектриком. В качестве примера «странных металлов» можно привести купраты.
В журнале Science международная группа исследователей из Рутгерса, Университета Хиого и Токийского университета в Японии, Университета Цинциннати и Университета Джона Хопкинса описала детали движения электронов, которые дают новое представление о необычных электрических свойствах Y-ball. Материал, технически известный как соединение YbAlB4, содержит элементы иттербий, алюминий и бор.
Анализируя материал с помощью метода, известного как мессбауэровская спектроскопия, учёные исследовали Y-ball с помощью гамма-лучей, измеряя скорость, с которой колеблется электрический заряд металла. В обычном металле, когда электроны движутся, они переходят из атома в атом, вызывая колебания их электрического заряда, но со скоростью, в тысячи раз превышающей скорость, которую можно увидеть с помощью мессбауэровской спектроскопии. В данном случае изменение произошло за наносекунду, миллиардную долю секунды.
Учёные рассказали, что, когда Y-ball и другие «странные металлы» охлаждаются до низких температур, они часто становятся сверхпроводниками, вообще не проявляя сопротивления. В это семейство попадают материалы с самыми высокими температурами сверхпроводимости. Таким образом, эти металлы очень важны, потому что они обеспечивают основу для новых форм электронной материи и высокотемпературных сверхпроводников.
Ожидается, что сверхпроводящие материалы будут играть центральную роль в следующем поколении квантовых технологий, потому что, устраняя все электрические сопротивления, они позволяют электрическому току течь квантово-механически синхронизированным образом.