Vedci nečakane pre všetkých objavili nový spôsob manipulácie s elektrickým nábojom. Štúdia dostala názov „nová fáza hmoty“. Tento efekt objavil vedec Swastik Kar, docent fyziky na Northeastern University (USA).
„Toto je hranica našej fantázie! Objav by mohol zmeniť spôsob detekcie a prenosu signálov. Okrem toho môže zmeniť spôsob, akým vnímame veci, ukladať informácie a možnosti, o ktorých by sme možno ani len nepomysleli. “
Faktom je, že schopnosť pohybovať, manipulovať a uchovávať elektróny je kľúčom k drvivej väčšine moderných technológií. V novom článku publikovanom v edícii Nanoscale vedci opísali spôsob, ako prinútiť elektróny, aby robili niečo úplne nové – aby sa rovnomerne distribuovali v stacionárnom kryštalickom vzore.
„Rád by som povedal, že je to takmer ako nová fáza hmoty. Je to úplne elektronické.
Fenomén sa začal, keď vedci experimentovali s kryštalickými materiálmi hrubými iba niekoľko atómov, ktoré sa označujú ako dvojrozmerné materiály.
Takéto materiály sú postavené na opakujúcom sa vzore atómov, takže ich tenké elektróny sa môžu pohybovať iba v dvoch rozmeroch. Skladanie týchto ultratenkých materiálov môže vytvárať zvláštne efekty, pretože vrstvy interagujú na kvantovej úrovni.
Tím profesora Kara študoval dva také dvojrozmerné materiály: selenid bizmutu a dichalkogenid prechodného kovu, naukladané na seba ako listy papiera. Výsledkom experimentov bolo zistenie niečoho naozaj zvláštneho.
Elektróny sa musia navzájom odpudzovať, pretože sú negatívne nabité a vzďaľujú sa od ostatných negatívne nabitých vecí. To však nie je to, čo elektróny v týchto vrstvách robili, namiesto toho vytvorili stacionárnu tretiu štruktúru.
„V určitých uhloch sa zdá, že tieto materiály vytvárajú spôsob, ako zdieľať svoje elektróny, ktoré nakoniec vytvárajú túto geometrickú mriežku v pravidelných intervaloch. Získame dokonale opakovateľné pole zväzkov čistých elektrónov, ktoré sú umiestnené medzi dvoma vrstvami. “
Tím spočiatku predpokladal, že výsledkom bola chyba. Kryštálové štruktúry dvojrozmerných materiálov sú príliš malé na to, aby ich bolo možné pozorovať týmto spôsobom, a preto fyzici používajú špeciálne mikroskopy, ktoré namiesto svetla vyžarujú lúče elektrónov. Keď elektróny prechádzajú materiálom, vzájomne sa rušia a vytvárajú vzor.
Vedci sa pomocou zložitej matematiky a tohto špecifického vzoru pokúsili znovu vytvoriť tvar dvojrozmerného materiálu. Keď výsledný vzor odhalil tretiu vrstvu, ktorá sa nemohla objaviť ani v jednej z ďalších dvoch, výskumník naznačil, že sa niečo pokazilo počas vytvárania materiálu alebo počas procesu merania.
Napriek tomu, že podobné javy boli pozorované už skôr, bolo to iba pri extrémne nízkych teplotách, zatiaľ čo pozorovania vedcov boli pri izbovej teplote. Ale po opakovaných testoch a experimentoch, ktoré uskutočnil doktorand Zacharia Hennigausen, zostali výsledky rovnaké.
V dvojrozmerných materiáloch sa tak objavil nový obraz nabitých škvŕn vo forme mriežky. A tento obrázok sa zmenil s ohľadom na orientáciu vyššie uvedených vrstiev. Arun Bansil, významný profesor fyziky na Northeastern University, sa domnieva, že tento jav je spôsobený skutočnosťou, že elektróny v materiáli neustále odrážajú:
Je to spôsobené tým, že ich priťahujú kladne nabité atómové jadrá a odpudzujú ich ďalšie záporne nabité elektróny. Ale v tomto prípade existuje niečo v spôsobe usporiadania týchto nábojov – je to kombinácia elektrónov v určitom vzore.
Vytvárajú tieto oblasti, kde, ak chcete, existujú akési „priekopy v potenciálnej krajine“, ktoré stačia na to, aby tieto elektróny vytvorili tieto zväzky nábojov. Jediným dôvodom, prečo sa z elektrónov stávajú zhluky, je to, že je tam potenciálna diera. “
