Необычный квантовый эффект впервые наблюдали в оксиде иридия

Физики Бостонского Колледжа сообщили в онлайновом издании Nature Materials об экспериментальном открытии эффекта отрицательной электронной сжимаемости (negative electronic compressibility, NEC). Суть этого анти-интуитивного явления, давно предсказанного теоретиками для материалов с нефиксированными энергетическими зонами, заключается в том, что при добавлении электронов в такую систему ее высший энергетический уровень снижается.

До сих пор NEC экспериментально наблюдали в редких случаях на 2D-границах раздела определенных материалов, но никогда еще — в трехмерной среде.

Первое экспериментальное подтверждение 3D NEC было получено в Бостоне на образцах из оксида иридия. Это уникальное соединение относят к классу кореллированных материалов — таких в которых электроны движутся согласованно. Добавление в него электрона оказывает значительное влияние на движение других электронов и изменяет всю энергетическую зонную структуру материала.

Эти изменения с высокой точностью регистрировались спектроскопическими методами в Национальной лаборатории ускорителя SLAC и Берклиевской Национальной лаборатории.

Сравнивая его с другим кореллированным материалом, демонстрирующим высокотемпературную сверхпроводимость, соавторы публикации из Северо-Западного университета смогли выдвинуть некоторые предположения о причинах столь уникальной приспособленности оксида иридия для возникновения в нем объемного эффекта NEC.

Это открытие служит краеугольным камнем усилий данного коллектива, направленных с одной стороны, на теоретическое объяснение 3D NEC, а с другой — на экспериментальную его проверку различными способами. Авторы полагают, что материалы, демонстрирующие этот эффект, стимулируют дальнейший прогресс в технологиях терагерцевой оптики и приведут к уникальным приложениям в таких областях, как метаматериалы.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365