Сверхтвердое квантовое состояние впервые получено при комнатной температуре

Международная команда ученых представила сверхтвердое состояние материи, в котором объединены характеристики кристаллической структуры и сверхтекучей жидкости. Это вещество сохраняет упорядоченность, но может течь почти без внутреннего сопротивления. Достижение было осуществлено при температуре, близкой к комнатной, без необходимости охлаждения до значений около абсолютного нуля. Данную информацию сообщает портал Science XXI.

В исследовании принимали участие эксперты Варшавского университета, Военно-технической академии Польши, IBM Research Zurich и Французского национального центра научных исследований. В ходе работы использовались экситон-поляритоны — гибридные квазичастицы, которые сочетают в себе свойства света и материи. Результаты были опубликованы в журнале Science Advances.

Экситон-поляритоны возникают при интенсивном взаимодействии света с веществом в оптической микрорезонансной камере. Для эксперимента ученые поместили в камеру специально разработанный жидкий кристалл и накрыли его органическим полупроводником. Эта конструкция позволила создать квантовое состояние без применения сложных криогенных установок, и такие микрокамеры могут функционировать при температуре около 60 градусов Цельсия.

Признаки сверхтвердого состояния были выявлены в свете, излучаемом образцом. После перехода системы в нужную фазу появились регулярно расположенные яркие полосы, свидетельствующие о спонтанном возникновении периодических изменений плотности конденсата. При каждом новом лазерном импульсе полосы изменяли свое положение, что указывало на спонтанное нарушение симметрии и выбор одной из нескольких равноправных конфигураций.

Кроме того, ученые зафиксировали устойчивую спиновую спираль — повторяющиеся изменения поляризации испускаемого света. В системе одновременно проявились два типа порядка: один был связан с интенсивностью излучения, а другой — с его поляризацией. Проведению измерений мешал ограниченный срок службы образцов: органический полупроводник постепенно взаимодействовал с жидким кристаллом, что ограничивало время для экспериментов до нескольких часов.

Полученная платформа может упростить исследование необычных квантовых состояний, так как не требует охлаждения почти до абсолютного нуля. Устройство также допускает электрическую настройку: его оптические характеристики можно изменять с помощью внешнего напряжения. По данным ScienceDaily, сочетание работы при обычных температурах и электрического управления открывает новые возможности для фотонных вычислений, нейроморфных ускорителей и высокочувствительных оптических сенсоров.

Больше новостей и эксклюзивных видео смотрите в канале Самара Онлайн 24 в MAX

Читайте также: