Vedcom sa podarilo pozorovať vzácny kvantový jav aj pri izbovej teplote, informuje portál New Atlas. Za takéto nevídané prekvapenie môže záhadný materiál, ktorý vedcov poriadne potešil a umožnil im vykonať niečo, čo je inak možné len pri extrémne nízkych teplotách, ktoré sa blížia k absolútnej nule.

Topologický izolátor

Za nezvyčajným objavom údajne stojí záhadný materiál, ktorý je známy ako bromid bizmutitý. Vďaka nemu sa vedci pozreli lepšie na javy v materiále, ktorý je zase známy ako topologický izolátor so špeciálnymi vlastnosťami.

Elektróny ním prúdia veľmi špecificky a väčšina z neho je, ako naznačuje aj názov, izolátorom, cez ktorý elektróny nedokážu prúdiť vôbec. Avšak na povrchu a na hranách tohto materiálu sa nachádza tenučká vrstva, ktorá je vysoko vodivá a umožňuje elektrónom voľne prúdiť, navyše pri veľmi vysokej efektivite.

Kým iné kvantové systémy sú extrémne citlivé a potrebujú špecifické podmienky, často dosahujúce teploty blížiace sa k absolútnej nule, tento špeciálny materiál počas výskumu umožnil pozorovať kvantové javy v topologickom izolátore aj pri izbovej teplote.

Dôvodom je, že bromid bizmutitý má veľmi špecifické vlastnosti, vďaka ktorým je systém chránený pred rušením a zároveň umožňuje elektrónom dosahovať takzvaný spin-orbitálny efekt, ktorý zabezpečuje ich stabilitu. Vedci nakoniec v štúdii, ktorej výsledky zverejnili v žurnále Nature Materials, potvrdili, že sa im vďaka tomuto materiálu podarilo pozorovať kvantové vlastnosti elektrónov.

Pomôže spintronike

Tím zodpovedný za túto štúdiu je presvedčený o tom, že ich výskum pomôže vo vývoji kvantových technológií, ako je napríklad spintronika. Táto moderná oblasť sa zaoberá zabezpečením a kódovaním dát pomocou spinov elektrónov a to oveľa efektívnejšie, než to zvládajú dnešné elektronické zariadenia s podobným zameraním.

Experti z tohto tímu sa zaoberali hľadaním podobného systému so schopnosťou fungovať pri izbovej teplote už viac ako jednu celú dekádu a ako ďalej dodáva Princetonská univerzita, s hľadaním takéhoto systému začali po tom, čo v roku 2007 objavili vôbec prvý trojrozmerný topologický izolátor.

„Po prvý raz sme dokázali, že existuje trieda topologických materiálov na báze bizmutu, ktorých topológia prežije aj izbovú teplotu. O našich výsledkoch sme úplne presvedčení,“ vysvetľuje M. Zahid Hasan, profesor fyzika na Princetonskej univerzite a vedúci autor novej štúdie, ktorá posúva kvantovú fyziku a kvantové technológie míľovými krokmi vpred.