Учёные из Венского университета впервые непосредственно наблюдали гексатическую фазу в атомарно тонком кристалле. Используя современную электронную микроскопию и нейронные сети, они сняли процесс плавления кристалла йодида серебра, защищённого графеном.
Открытие гексатической фазы
Исследователи из Венского университета смогли наблюдать процесс плавления в атомно тонких кристаллах йодида серебра (AgI) впервые, тем самым решив загадку, которая занимала умы учёных на протяжении десятилетий. Их выводы не только подтверждают существование этого неуловимого состояния в сильно связанных материалах, но и дают новые неожиданные представления о природе плавления в двух измерениях.
Гексатическая фаза — это необычное состояние между твёрдым и жидким, которое возникает в ультратонких материалах. Исследователи использовали современную электронную микроскопию и нейронные сети для наблюдения за процессом плавления кристалла йодида серебра, защищённого графеном.
Для достижения этого прорыва учёные разработали интригующий метод изучения процесса плавления в хрупких, атомно тонких кристаллах. Они поместили один слой йодида серебра между двумя листами графена, создав защитный «сэндвич», который предотвращал складывание хрупкого кристалла на себя, позволяя ему свободно плавиться.
Используя современный сканирующий просвечивающий электронный микроскоп (STEM), оснащённый нагревательным держателем, команда постепенно нагревала образец до более чем 1100 °C, снимая процесс плавления в реальном времени на атомном уровне.
Без использования инструментов искусственного интеллекта, таких как нейронные сети, было бы невозможно отследить все эти отдельные атомы, объясняет Киммо Мустанен из Венского университета, старший автор исследования.
Их анализ дал замечательный результат: в узком диапазоне температур — примерно на 25 °C ниже точки плавления AgI — возникала отчётливая гексатическая фаза. Дополнительные измерения дифракции электронов подтвердили это открытие и предоставили убедительные доказательства существования этого промежуточного состояния в атомно тонких, сильно связанных материалах.
Исследование электромагнитных полей
Команда под руководством Андрея Требушинина и Свитозара Серкеза из European XFEL впервые обнаружила эти флуктуации и использовала их для неинвазивного измерения размера электронного пучка вдоль линий SASE в каждой ячейке ондулятора. Эксперимент проводился на линии SASE1 European XFEL с использованием существующего оборудования: кремниевого монохроматора и визуализатора синхротронного излучения.
Метод может быть применён и в накопительных кольцах, если удастся собрать достаточную статистику. Но из-за длины сгустков в накопительных кольцах для подобного устройства потребуются монохроматоры со сверхвысоким разрешением.
Создание квантового света
Исследователи из Школы физики Университета Витса, работая с коллегами из Университета Автономного Барселоны, продемонстрировали, как квантовый свет можно формировать в пространстве и времени для создания высокоразмерных и многомерных квантовых состояний. Их работа подчёркивает, как структурированные фотоны — свет, пространственные, временные или спектральные свойства которого специально сформированы — открывают новые пути для квантовой связи с высокой пропускной способностью и передовых квантовых технологий.
Опубликованная в виде обзора статья в Nature Photonics освещает быстрый прогресс в методах, способных создавать, манипулировать и обнаруживать квантовый структурированный свет. Эти методы включают интегрированную фотонику на чипе, нелинейную оптику и многоплоскостное преобразование света, которые в настоящее время формируют современный и всё более мощный инструментарий. Вместе эти достижения приближают структурированные квантовые состояния к реальным приложениям в области визуализации, сенсорики и квантовых сетей.