Oamenii de știință au descoperit o nouă stare a materiei cu proprietăți chirale

Un grup internațional de cercetare a identificat o nouă stare a materiei, caracterizată prin prezența unui fenomen cuantic cunoscut sub numele de curent chiral.

Acești curenți sunt generați la scară atomică prin mișcarea cooperantă a electronilor, spre deosebire de materialele magnetice convenționale ale căror proprietăți provin dintr-o proprietate cuantică a electronului cunoscută sub numele de spin și aranjarea lor în cristal.

Importanța chiralității

Descentralizarea este o proprietate de mare importanță în știință, de exemplu, și este, de asemenea, necesar să o înțelegem ADN. În fenomenul cuantic descoperit, chiralitatea curenților a fost relevată prin studierea interacțiunii dintre lumină și materie, acolo unde curenții corespunzători au fost polarizați. Foton Un electron poate fi emis de pe suprafața unui material cu o stare de spin bine definită.

Descoperirea a fost publicată în naturăîmbogățește semnificativ cunoștințele noastre despre materialele cuantice, căutarea fazelor cuantice chirale și fenomenele care apar pe suprafața materialelor.

Aplicații și implicații potențiale

„Descoperirea existenței acestor stări cuantice poate deschide calea pentru dezvoltarea unui nou tip de electronică care folosește curenții chirali ca purtători de informații în loc de sarcina unui electron”, explică Federico Mazzola, cercetător în fizica materiei condensate la Universitatea Ca' Foscari din Venetia si seful echipei de cercetare.Aceste fenomene au un impact important asupra aplicatiilor viitoare bazate pe noi dispozitive optoelectronice chirale, si un impact major in domeniul tehnologiilor cuantice pentru noii senzori, precum si in domeniile biomedicina si energie regenerabila.

Descoperire și verificare

Născut dintr-o predicție teoretică, acest studiu a demonstrat în mod direct pentru prima dată existența acestei stări cuantice, care până acum a rămas misterioasă și evazivă, grație utilizării sincrotronului italian Elettra. Până acum, cunoștințele despre existența acestui fenomen s-au limitat de fapt la predicții teoretice pentru anumite materiale. Observarea lor pe suprafețele materialelor solide le face foarte interesante pentru dezvoltarea de noi dispozitive electronice ultra-subțiri.

Grupul de cercetare, care include parteneri naționali și internaționali, inclusiv Universitatea Ca' Foscari din Veneția, Institutul SPIN, Institutul CNR Materials Officina și Universitatea din Salerno, a investigat fenomenul unui material deja cunoscut comunității științifice pentru proprietățile sale electronice. . Pentru aplicații în electronica de spin supraconductor, dar noua descoperire are un domeniu mai larg, fiind mai generală și aplicabilă unei game largi de materiale cuantice.

Aceste materiale revoluționează fizica cuantică și dezvoltarea actuală a noilor tehnologii, cu proprietăți mult peste cele descrise de fizica clasică.

Referință: „Semnături ale mineralizării elicoidale orbitale de suprafață” de Federico Mazzola, Wojciech Brzeski, Maria Teresa Mercaldo, Anita Guarino, Chiara Beggi și Jill A. Miwa, Domenico Di Fazio, Alberto Cribaldi, John Fujii, Giorgio Rossi și Pasquale Orgiani. Sandeep Kumar Chaluvadi, Shini Ponnathum Shaleel, Giancarlo Panaccioni, Anupam Jana, Vincent Poliuzic, Ivana Vobornik, Changyoung Kim, Fabio Milito-Granozio, Rosalba Fittipaldi, Carmine Ortex, Mario Cocco și Antonio Vecchione, 7 februarie 2024, natură.
doi: 10.1038/s41586-024-07033-8