Tim iz Columbia i UT Austin u časopisu Nature izvestio je o opažanju prelaza u dvostrukom sloju grafena koji podseća na transformaciju superfluida u supersolid. Eksperimenti su koristili egzitone: pri visokoj gustini sistem je bio superfluid, pri niskoj gustini postao je izolator, a pri povišenoj temperaturi ponovo je postao superfluid. Autori naglašavaju da je supersolid verovatno objašnjenje, ali da nije isključeno i tumačenje kao egzitonni superfluid, te su potrebna dalja direktna merenja.
Naučnici Posmatrali Superfluid Koji Se Zaustavlja — Mogoći Supersolid U Bilajeru Grafena
Scientists Saw a Superfluid Do the ImpossibleAndriy Onufriyenko - Getty Images
Istraživači iz Columbia University i University of Texas at Austin zabeležili su neuobičajen prelaz u dvostrukom sloju grafena: kvazičestice poznate kao egzotoni ponašale su se kao superfluid pri jednoj gustini, zatim su postale izolatori pri nižoj gustini, a pri povišenoj temperaturi ponovo su pokazale superfluidna svojstva. Taj niz promena mogao bi ukazivati na formiranje supersolida ili na alternativno tumačenje — egzitonni superfluid.
Šta su superfluid i supersolid?
Superfluid je kvantno stanje tečnosti sa nultom viskoznošću, poznato još od otkrića helijuma koji se pri ~2 K ponašao na ovaj način. Supersolid bi bio kvantni pandan čvrstom telu: poseduje uređen, kristalni raspored čestica, ali istovremeno održava beztrenje tok poput superfluida. Do sad supersolid nije prirodno opažen u elementima — uglavnom su ga formirali kontrolisani eksperimenti sa svetlosnim poljem i hlađenjem.
Šta su egzotoni i kako su izvedeni eksperimenti?
U dvostrukom sloju grafena egziton nastaje kada jedan list ima višak elektrona, a drugi višak šupljina (holes). U jakom magnetnom polju takvi vezani parovi mogu se organizovati i pokazivati kolektivna kvantna svojstva, uključujući superfluidnost. Grafen se često koristi zbog svoje podesivosti—gustoću i interakcije moguće je precizno kontrolisati.
Ključni nalazi eksperimenta
- Pri visokoj gustini egzotoni su pokazivali superfluidna svojstva.
- Pri smanjenoj gustini isti sistem je prešao u izolatorno, ne-kretajuće stanje.
- Povećanje temperature vratilo je superfluidne osobine u sistemu.
Jia Li (UT Austin): "Superfluidnost se generalno smatra osnovnim stanjem na niskim temperaturama. Posmatrati izolacionu fazu koja se topi u superfluid je neviđeno. Ovo ukazuje da je niskotemperaturno stanje verovatno veoma neobičan egzitonni solid."
Cory Dean (Columbia): "Moramo delimično da spekulišemo jer nam mogućnosti direktne analize izolatora još nedostaju. Radimo na alatima koji će omogućiti direktna merenja tog stanja."
Šta ovo znači i koji su dalji koraci?
Autori ističu da podaci snažno ukazuju na supersolid, ali da izvesna neizvesnost ostaje — moguće je i da je reč o egzitonnom superfluidu sa osobinama koje nalikuju supersolidu. Potrebna su direktnija merenja i novi alati da se nedvosmisleno razlikuju ove opcije.
Praktično, egzitoni su hiljade puta lakši od atoma helijuma, što znači da bi superfluidna ili supersolidna stanja mogla opstati na znatno višim temperaturama nego u tradicionalnim sistemima. To otvara vrata za napredak u kvantnim tehnologijama i materijalima sličnim supravodičima.
Rad ovog tima proširuje razumevanje kvantnih faza u 2D materijalima i podstiče razvoj instrumenata za preciznija i direktnija merenja.
Pomozite nam da budemo bolji.
