Ученые впервые увидели «форму» электронов: революция в электронике на подходе?

Физики совершили прорыв, впервые измерив «форму» электронов, движущихся в твердом кристалле. Это достижение, возглавляемое исследователями из Массачусетского технологического института (MIT), может кардинально изменить наше понимание и использование электронов, лежащих в основе всей современной электроники.

В нашем постоянно подключенном мире электроны неустанно мчатся по проводам, чипам и экранам, освещая наши дома и питая дата-центры. Однако этот невидимый поток энергии имеет свою цену: растущее потребление электроэнергии и нагрузка на электросети. Новое открытие обещает найти способы повысить эффективность использования каждого электрона.

Международная команда ученых применила метод фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES), чтобы зафиксировать квантовую геометрию электронов в так называемом «кагомском металле». Вместо того чтобы рассматривать электрон как простую точку, исследователи смогли экспериментально подтвердить его волновую природу, описывающую, как электрон распространяется и изгибается внутри кристаллической решетки. Результаты, опубликованные в журнале Nature Physics, впервые напрямую реконструируют эту геометрию в реальном материале.

«Эти результаты открывают новые пути для понимания и манипулирования квантовыми свойствами материалов», — заявил Риккардо Комин, ведущий физик MIT. Он также подчеркнул, что новый метод предоставляет «чертеж для получения совершенно новой информации, которая ранее была недоступна».

Проще говоря, команда изучает формы, которые очерчивают электронные волны. Простая волновая функция может напоминать гладкий пузырь, тогда как более сложные ведут себя как петли с изгибами, подобно ленте Мёбиуса. Многие квантовые материалы построены на основе таких сложных паттернов, которые порождают необычные явления, включая сверхпроводимость и странное магнитное поведение.

Эксперименты проводились на кагомском металле — семействе соединений, где атомы расположены в виде узора из смежных треугольников, напоминающего традиционное японское плетение. Такая геометрия заставляет электроны двигаться непредсказуемым образом и может создавать «плоские энергетические зоны», где частицы концентрируются на одном энергетическом уровне и сильно взаимодействуют.

Исследования последних лет показали, что кагомские металлы могут обладать сверхпроводимостью, зарядовым порядком и другими коллективными фазами, особенно чувствительными к квантовой геометрии. Метод ARPES заключается в облучении кристалла интенсивным светом, который выбивает электроны с его поверхности. Детекторы фиксируют энергию, направление и спин вылетающих электронов. На основе этих данных команда может реконструировать, как электроны были расположены и двигались внутри материала, включая тонкие изгибы, определяющие их квантовую форму.

Этот сложный подход требует мощных источников света и высокостабильных приборов, но он позволяет получить своего рода трехмерную карту поведения электронов, которая до сих пор была недостижима.

Почему это важно для планеты?

На первый взгляд, разговоры о волновых функциях и кагомских решетках могут показаться далекими от повседневных забот, таких как размер счета за электричество или летняя жара, когда кондиционеры и серверы перегружают сеть. Однако измеряемая в этой работе геометрия напрямую связана с тем, насколько легко текут электроны, насколько сильно они взаимодействуют и сколько энергии теряют в виде тепла.

Исследователи рассматривают квантовую геометрию как ключевой ингредиент для разработки будущих сверхпроводников и сверхэффективных электронных компонентов, которые будут перемещать заряд с минимальным сопротивлением. Такая эффективность — не просто лабораторная причуда. Сектор информационных и коммуникационных технологий уже потребляет около 4% мирового производства электроэнергии.


По материалам: ecoticias.com

Сообщения об ударе по военному или промышленному объекту в Тебризе, Иран

В западной части города Тебриз, в районе Карамлук, была проведена операция. Правительственные источники сообщают о поражении военного объекта, в то время как другие источники говорят о промзоне.

ЦАХАЛ подтвердил ликвидацию главы разведки КСИР Маджида Хадеми в Тегеране

В результате совместных операций США и Израиля был нейтрализован Маджид Хадеми, возглавлявший организацию разведки КСИР. О событии официально сообщило руководство иранского ведомства.

ЦАХАЛ признал ошибку при ударе по «Хезболле» в окрестностях Бейрута

Попытка ликвидации оперативника «Хезболлы» привела к гибели высокопоставленного представителя ливанских «Сил Ливана» и его жены.

Житель Иерихона задержан при подготовке теракта

Пограничная полиция задержала 21-летнего подозреваемого в районе Беньямина. При обыске нашли завещание перед совершением теракта.

В провинции Тегеран зафиксированы жертвы среди детей после авиаударов

Согласно данным службы скорой помощи Тегерана, в результате авиаударов, нанесенных в ночь на 7 апреля, в провинции Тегеран погибли шесть детей в возрасте до десяти лет.

Больше из категории

США: удар по Ирану был неизбежен, Израиль лишь ускорил решение (видео)

Сенатор Марко Рубио объяснил, что операция стала необходимой из-за приближения «точки иммунитета» Тегерана, а не из-за планов Израиля.

Курды готовят наступление в Иране с оружием из Израиля и США

Тысячи курдских добровольцев вооружаются в западном Иране и просят у Вашингтона и Иерусалима прикрытие с воздуха.

Иран обстрелял Катар: ракета попала в базу США

Тегеран запустил две баллистические ракеты по Катару. Одна перехвачена, вторая ударила по авиабазе Аль-Удейд, где размещены американские военные.

Мадрид ответил Трампу: США обязаны соблюдать международное право

Испания потребовала от Вашингтона придерживаться международного права и торговых соглашений с ЕС после новых заявлений Дональда Трампа.

ЦАХАЛ предупреждает: эвакуация из южного Ливана

Армия распространила экстренные предупреждения о готовящихся ударах по объектам Хезболлы в деревнях Кфар-Джуз, Харув и Кфур района Набатие.

Перехваты и взрывы в центре Израиля (видео)

Сирены и взрывы разбудили центр страны: ракеты перехватили над Ришон-ЛеЦионом и Бакаром, обломки упали в открытые поля, пострадавших нет.

Южный Ливан: бой ЦАХАЛ и Хизбаллы (видео)

В киббе Цфар-кила зафиксировано перестрелка между солдатами армии Израиля и боевиками шиитского движения.

ЦАХАЛ: Жителям разрешили покинуть укрытия-(ru — heb)

Командование тыла ЦАХАЛ разрешило жителям Израиля покинуть укрытия, но предписало оставаться вблизи убежищ. Решение принято после оценки ситуации, гражданам следует следовать указаниям военных.