Fisikawan mengungkap bentuk kristal aneh di mana elektron tidak dapat bergerak: ScienceAlert

Undang-undang lalu lintas kuantum yang diterapkan pada jalan 3D jenis kristal tertentu dapat mengerem jam sibuk elektronik.

Dalam pencarian material baru yang dapat mengandung materi baru dan eksotik, fisikawan dari Rice University di AS memimpin eksperimen yang memaksa elektron bebas untuk tetap berada di tempatnya.

Meskipun fenomena ini terlihat pada material yang elektronnya terikat Hanya dua lagiIni adalah pertama kalinya diamati dalam kisi mineral kristal tiga dimensi, yang dikenal sebagai piroklor. Teknik ini memberi para peneliti alat baru untuk mempelajari aktivitas partikel pembawa muatan yang kurang konvensional.

“Kami mencari material yang berpotensi memiliki wujud materi baru atau fitur eksotik baru yang belum ditemukan.” Dia berkata Fisikawan Universitas Rice, Ming Yi.

Sama seperti cahaya yang dapat dideskripsikan dengan cara yang mirip dengan gelombang dan partikel, demikian pula bahan penyusun atom.

Perilaku gelombang kuantum elektron penting untuk memahami bagaimana aktivitasnya terkoordinasi dalam kondisi tertentu. Setelah didinginkan, gelombang elektron dapat bergabung satu sama lain dalam aksi belitan yang memungkinkannya meluncur melalui material padat seperti hantu, sehingga menimbulkan material hemat energi yang disebut superkonduktor.

Perilaku elektron dapat diatur dengan cara lain. Menata proporsi elemen yang tepat secara bersama-sama akan menciptakan persimpangan unik yang terlihat seperti lampu lalu lintas, sehingga mengurangi hiruk pikuk pejalan kaki dan penumpang yang tadinya semrawut menjadi sedikit berjalan seperti yang digambarkan sebagai Frustrasi rekayasa.

Perklorat Mereka adalah mineral kompleks dengan struktur spesifik yang membuatnya berguna untuk berbagai keperluan penelitian dan industri. Pembuatannya dari campuran tembaga, vanadium, dan belerang memberi para peneliti logam foil rekayasa yang dapat mengarahkan gelombang elektron ke titik tersedak.

“Efek interferensi kuantum ini seperti gelombang yang beriak di permukaan kolam dan bertemu secara langsung.” Dia berkata Ya.

“Tumbukan tersebut menciptakan gelombang stasioner yang tidak bergerak. Dalam kasus material kisi yang mengalami frustasi secara geometris, fungsi gelombang elektroniklah yang berinterferensi secara destruktif.”

Sebuah teknik disebut Spektroskopi fotoemisi sudut tertentu Hal ini memungkinkan tim untuk mengukur energi dan momentum elektron dalam kisi 3D, menunjukkan bahwa yang satu tidak bergantung pada yang lain seperti biasanya.

Di ruang luar biasa ini dikenal sebagai A Pita datarInteraksi antara elektron pasif diatur oleh seperangkat aturan berbeda yang – secara teori – dapat memberikan cara baru bagi fisikawan untuk memahami fenomena elektromagnetik seperti superkonduktivitas.

Meskipun elektron terlokalisasi serupa telah terlihat pada material 2D yang dikenal sebagai kisi Kagome, kemunculan pita datar gelombang interferensi yang melewati kisi 3D memberikan bukti konsep yang dapat mengarah pada kelas material yang sama sekali baru.

“Pyrochlor bukan satu-satunya permainan di kota ini.” Dia berkata Fisikawan Universitas Rice, Kimiao Si.

“Ini adalah prinsip desain baru yang memungkinkan para ahli teori untuk secara prediktif mengidentifikasi material di mana pita datar muncul karena korelasi elektronik yang kuat.”

Penelitian ini dipublikasikan di Fisika alam.