Исследователи из Университета Мичигана совместно с международной командой зафиксировали квантовые осцилляции внутри объёма изолятора – явление, которое до недавнего времени считалось характерным лишь для металлов. Об этом сообщает scitechdaily.com.
Результаты, опубликованные в Physical Review Letters, ставят под сомнение традиционное представление о различии проводников и изоляторов и намекают на появление новой двойственности между этими классами веществ.
Квантовые осцилляции возникают, когда электроны в материале ведут себя как микроскопические пружины, а их частота меняется под воздействием внешнего магнитного поля. В обычных металлах такие колебания давно известны и позволяют исследовать структуру Ферми‑поверхности. Однако в последние годы учёные начали фиксировать похожие сигналы в изоляторах – материалах, которые, как правило, не проводят электрический ток и тепло.
Главный вопрос, который встал перед сообществом, заключался в том, происходят ли эти осцилляции лишь на поверхности материала, где могут проявляться топологические свойства, или они проистекают из его глубинного объёма. Ответ имеет важное значение для потенциальных приложений: поверхностные эффекты уже привлекают внимание исследователей, работающих над топологическими изоляторами, способными сочетать металлическое поведение на границе с изоляционными свойствами внутри.
Для решения задачи команда под руководством профессора Лу Ли использовала возможности Национальной лаборатории сильных магнитных полей – крупнейшего в мире магнитного комплекса. Проведённые эксперименты показали, что наблюдаемые квантовые осцилляции действительно возникают изнутри образца, а не ограничиваются его поверхностью. «Я бы хотел уже сейчас предложить практическое применение, но пока нам нечего предложить», – признал Ли, подчеркнув, что открытие пока остаётся в сфере фундаментальной науки.
Исследование частично финансировалось Национальным научным фондом США и Министерством энергетики. Учёные отмечают, что хотя практические выгоды от найденного явления пока не ясны, сама природа обнаруженного «бесподобного» материала открывает новые пути для теоретических моделей и может в дальнейшем привести к неожиданным технологическим прорывам.