Графен раскрывает сверхтвердое состояние

04.02.2026

Квантовые состояния вещества, где обычные законы физики перестают действовать привычным образом, всегда привлекали внимание ученых. Сверхтекучие жидкости, которые текут без сопротивления, и сверхтвердые тела, сочетающие кристаллическую упорядоченность с нулевой вязкостью, остаются одними из самых загадочных явлений.

Долгое время сверхтвердость удавалось наблюдать лишь в искусственно созданных системах, таких как ультрахолодный гелий в ловушках. Однако недавнее открытие в двухслойном графене приблизило ученых к пониманию этого экзотического состояния в гораздо более естественных условиях.

Команда физиков под руководством Кори Дина из Колумбийского университета и Цзя Ли из Техасского университета в Остине изучала поведение экситонов - квазичастиц, возникающих из пары электрон-"дырка" в разных слоях графена. Исследователи обнаружили, что при определенных параметрах экситоны переходят из состояния супержидкости в изолятор, где движение практически останавливается. Самым поразительным стало обратное поведение: при повышении температуры система неожиданно возвращалась к супержидкостным свойствам, что полностью противоречит классическим фазовым переходам, где нагрев обычно разрушает упорядоченность.

Уникальность эксперимента заключается в том, что признаки сверхтвердости проявились спонтанно, без применения сложных лазерных ловушек, которые раньше использовались для попыток стабилизации такого состояния в гелии. В двухслойном графене избыточные электроны и "дырки" самостоятельно формировали упорядоченный узор, а изменение плотности частиц позволяло наблюдать переход между различными квантовыми фазами. По словам Кори Дина, впервые удалось увидеть, как супержидкость переходит в фазу, напоминающую сверхтвердое тело, где сохраняется кристаллическая структура и при этом присутствует квантовая когерентность.

Термин "сверхтвердое тело" подразумевает материал, который одновременно обладает жесткой кристаллической решеткой и способностью к бездиссипативному течению, характерному для супержидкости. Хотя прямое доказательство полной сверхтвердости в этой системе пока не получено - в частности, из-за трудностей измерений в изолирующей фазе - исследователи считают результаты чрезвычайно близкими к этому состоянию. Они отмечают, что низкотемпературная фаза выглядит как необычный экситонный кристалл, стабилизированный взаимодействиями частиц.

Работа проводилась при поддержке Министерства энергетики США, Национального научного фонда, Фонда Слоуна, Управления научных исследований ВВС США и Национальной лаборатории высоких магнитных полей. Важно подчеркнуть, что в двухслойном графене экситонная супержидкость и предполагаемая сверхтвердость возникают только в сильном магнитном поле. Ученые уже планируют эксперименты с другими двухслойными материалами, которые могут стабилизировать экситоны при более высоких температурах и, возможно, без внешнего магнитного поля, что сделает явление доступным для более широкого круга исследований.

Открытие демонстрирует, насколько мощным инструментом для изучения квантовых фаз стали двумерные материалы вроде графена. Экситоны в таких системах в тысячи раз легче атомов гелия, что теоретически позволяет наблюдать аналогичные явления при существенно более высоких температурах. Это открывает путь к контролю над экзотическими состояниями вещества в условиях, гораздо проще сверхнизкотемпературных криогенных установок.

<< Назад: Часы Casio Pro Trek PRG-69 05.02.2026

>> Вперед: Новая угроза для спутников на перегруженной орбите 04.02.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Гибридный кроссовер Chery Tiggo 7 Plus 13.07.2021 Компания Cherу представила преемника Chery Tiggo 7 Pro, который получил название Chery Tiggo 7 Plus. Автомобиль получил обновленную решетку радиатора, видоизмененный бампер и Т-образные дневные ходовые огни. На двери багажника размещается надпись Chery вместо логотипа, задние фонари соединены светодиодной полосой. Салон Chery Tiggo 7 Plus выполнен в стиле Chery Tiggo 8 Pro: автомобиль получил новое рулевое колесо и единый большой блок, которые объединяет экраны цифровой приборной панели и мультимедийной системы. Покупателям предложат версию с 1,6-литровым турбированным двигателем мощностью 197 л.с. с крутящим моментов 290 Нм, который работает в паре с 7-ступенчатым "роботом". Более интересной является гибридная версия с 1,5-литровым двигателем и 48-вольтовым стартер-генератором.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026