Вчені завжди шукають новий дивний і чудовий матеріал, і вони щойно його знайшли: бозонний корельований ізолятор, щоб дати йому свою технічну назву, який є одночасно новим матеріалом і, справді, абсолютно новим станом матерії .
Це решітка, утворена з шару диселеніду вольфраму та шару дисульфіду вольфраму , розташованих один на одному, але не повністю вирівняних.
Це невелике зміщення створює так званий візерунок муару , і тут виявлено деякі цікаві властивості.
Щоб зрозуміти, в чому особливість матеріалу, потрібно зрозуміти, що таке бозони та ферміони . На квантовому рівні частинки поділяються на два основні типи: бозони (носії сили, такі як фотони), які можуть мати однаковий квантовий стан, і ферміони (частинки речовини, такі як електрони), які не можуть. Зазвичай з ферміонами легше працювати.
«Звичайно люди витрачають більшу частину своїх зусиль на те, щоб зрозуміти, що відбувається, коли ви об’єднуєте багато ферміонів», — каже фізик конденсованих середовищ Ченхао Цзінь з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі (UCSB).
«Основна мета нашої роботи полягає в тому, що ми фактично створили новий матеріал із взаємодіючих бозонів».
Ферміони також мають напівцілі квантові спіни (наприклад, ½, 3/2, 5/2), на відміну від повних цілих (будь-яких цілих) спінів бозонів, і тут стає ще цікавіше.
Два ферміони – негативно заряджений електрон і позитивно заряджена протилежна «дірка», де міг би бути електрон – також можуть зв’язуватися, утворюючи екситон із повним цілим спіном, який тоді також може функціонувати як бозонна частинка .
Використовуючи методику на основі світла, яка називається спектроскопією насосного зонду, дослідники створили та дослідили поведінку екситонів у своїй системі – електронів із дисульфіду вольфраму та «дірок» із диселеніду вольфраму.
Вчені спостерігали, як екситони досягають певної щільності під впливом сильних взаємодій і стають нездатними рухатися. Ця нерухомість призвела до кристалічного стану, який діяв як ізолятор, специфічний матеріал і стан, якого раніше не було.
«Те, що сталося, полягає в тому, що ми виявили кореляцію, яка призвела бозони до високовпорядкованого стану», — каже фізик Річен Сюн з UCSB.
Команда вважає, що їхній підхід може призвести до відкриття більшої кількості бозонних матеріалів, а також до вдосконаленого способу для всіх вчених вивчати бозони в реальних сценаріях, а не в синтетичних системах.
Якщо нещодавно відкритий матеріал не знайде миттєвого практичного застосування, ви можете подумати, що це не так важливо, але ці нові екзотичні творіння допомагають вченим зрозуміти, як улаштований Всесвіт навколо нас.
Хоча екситони були добре вивчені в минулому, тут варто відзначити сильну реакцію, яку вони мали один з одним, і результуючі властивості, створені муаровою решіткою та спектроскопією накачування.
«Ми знаємо, що деякі матеріали мають дуже дивні властивості», — каже Сюн. «І одна з цілей фізики конденсованих речовин полягає в тому, щоб зрозуміти, чому вони мають ці багаті властивості, і знайти способи зробити цю поведінку більш надійною».
