Ученые впервые визуализировали формирование квантового порядка электронов
Исследователи из KAIST впервые в мире напрямую наблюдали, как электроны в квантовых материалах формируют и разрушают упорядоченные паттерны, известные как волны зарядовой плотности (CDW). Это достижение может ускорить разработку материалов для квантовых технологий, включая высокотемпературные сверхпроводники.
Для наблюдения за электронами при сверхнизких температурах около –253 °C использовался специальный электронный микроскоп, охлаждаемый жидким гелием, и метод четырехмерной просвечивающей электронной микроскопии (4D-STEM). Это позволило увидеть изменения в реальном времени с разрешением в одну стотысячную ширины человеческого волоса.
Результаты показали, что электронные паттерны возникают не равномерно по всему материалу, а формируют «полосатые» узоры лишь в отдельных областях, подобно озеру, которое замерзает местами. Ученые выяснили, что на этот процесс влияют крайне слабые внутренние деформации материала. Более того, в некоторых «островках» квантовый порядок сохранялся даже при повышении температуры, что не укладывается в существующие теоретические модели.
Важным достижением стала первая количественная оценка пространственного влияния электронов, формирующих волну зарядовой плотности, друг на друга.
«До сих пор мы были вынуждены полагаться на теорию или косвенные измерения для изучения тонких изменений в электронном порядке при сверхнизких температурах. Эта работа позволяет нам впервые напрямую "увидеть" эти явления», — заявил ведущий автор исследования, профессор Йонгсу Ян.
Понимание условий стабильности электронных паттернов открывает новые пути для создания материалов с более эффективным сверхпроводящим током.
0 комментариев