Международная группа физиков сообщила об открытии нового квантового состояния. Исследование выявило петлевые токи, протекающие по краям октаэдрических ячеек в кристалле из марганца, кремния и теллура, которые увеличивают проводимость материала в миллионы раз. Открытие поможет в создании новых квантовых устройств и сверхпроводников.
Материал представляет собой сплав марганца, кремния и теллура, который имеет форму восьмиугольных ячеек, расположенных в виде сот и сложенных в листы. Внутри каждой такой «плоскости» электроны могут двигаться по кругу вокруг октаэдрической ячейки.
В отсутствии магнитного поля, электроны движутся как по часовой, так и против часовой стрелки. В результате материал выступает в качестве изолятора. Свойства сплава меняются при приложении магнитного поля перпендикулярно поверхности «листа» из сот. Такое воздействие приводит к формированию однонаправленного «потока» электронов и увеличению проводимости на семь порядков.
Изменение проводимости сплава под воздействием магнитного поля. Изображение: Yu Zhang et al.
Исследователи также обнаружили, что «активировать» сверхпроводимость в этом материале также можно при помощи электрического тока. Но в этом случае процесс превращения изолятора в проводник занимает от нескольких секунд до минут.
Изменение проводимости в ответ на магнитное поле или магнитосопротивление характерно для многих материалов. Но та степень изменения, которую демонстрирует исследуемый сплав, существенно превосходит все известные аналоги. Исследователи полагают, что возможность быстро превращать изолятор в проводник с помощью магнитного поля или медленно менять его свойства с помощью электрического тока пригодится при создании новых устройств.
Ученые продолжат исследовать новое квантовое состояние и искать другие материалы, в которых оно может проявляться.
