Физики открыли новое состояние квантовой материи
Новая теория объединяет квантовые и релятивистские эффекты во взаимодействиях спинов электронов с кристаллической решёткой
Корейская исследовательская группа впервые в мире экспериментально продемонстрировала нелинейное волновое явление, которое изменяет свою частоту — либо повышая, либо понижая её — в зависимости от направления распространения волн.
Подобно Янусу, римскому богу с двумя лицами, смотрящими в противоположные стороны, система демонстрирует различные реакции в зависимости от направления входящей волны. Эта новаторская работа открывает новые горизонты для технологий, начиная от медицинской ультразвуковой визуализации и заканчивая передовым контролем шума.
Экспериментальная демонстрация
Совместная исследовательская группа под руководством профессора Джунсук Ро из Департаментов механического, химического, электротехнического инжиниринга и Высшей школы конвергентных наук и технологий POSTECH, а также доктора Ёнтяе Джанг, кандидата наук Бёмсок О и профессора Ынхо Ким из Университета Кёнбук, экспериментально продемонстрировала явление двунаправленного асимметричного преобразования частоты в системе гранулированного фононно-кристаллического типа.
Их выводы были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Потенциал технологии
Многие современные технологии основаны на преобразовании частоты: например, зелёные лазерные указки удваивают частоту невидимого инфракрасного света для создания видимого зелёного света, а направленные динамики преобразуют ультразвуковые частоты в слышимые звуки.
Однако такое преобразование частоты традиционно требует сложных структур, фиксированных направлений распространения или внешних методов модуляции. Чтобы преодолеть эти ограничения, команда разработала гранулированную фононно-кристаллическую структуру, состоящую из соединённых цилиндрических элементов с локально изменяющейся жёсткостью.
Эта структура позволяет системе демонстрировать совершенно разные реакции в зависимости от направления распространения волны.
Новое состояние квантовой материи
Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне обнаружили новое состояние квантовой материи. Это состояние существует в материале, который, по мнению команды, может привести к новой эре самозаряжающихся компьютеров и компьютеров, способных выдерживать вызовы межпланетных космических путешествий.
«Это новая фаза материи, похожая на то, как вода может существовать в виде жидкости, льда или пара», — сказал Луис А. Хауреги, профессор физики и астрономии в Калифорнийском университете в Ирвайне и автор соответствующей статьи в журнале Physical Review Letters.
«Это было предсказано только теоретически — никто никогда не измерял это до сих пор».
Объединяющая теория квантовых и релятивистских эффектов
Группа исследователей под руководством профессора Ноэжунг Парк из Департамента физики в UNIST и профессора Кён-Вхан Ким из Университета Йonsei представила новую теоретическую основу, которая позволяет более точно описывать спин электронов в твёрдых материалах.
Традиционно это несоответствие ограничивало возможность комплексного моделирования спин-орбитальных эффектов в рамках единой системы. Однако новая методика, предложенная командой, описывает спин-орбитальное взаимодействие без использования оператора орбитального углового момента. Вместо этого они ввели концепцию спин-решёточного взаимодействия, релятивистского эффекта, который может быть непосредственно включён в квантово-механическое описание электронов в твёрдых телах.
Их результаты продемонстрировали улучшенную точность и эффективность в прогнозировании спиновых распределений, спиновых токов и магнитных откликов по сравнению с традиционными моделями.