Физики обнаружили новый квантовый эффект, который они назвали "гибридной топологией", в кристаллическом материале. Это открытие предоставляет новые перспективы для разработки эффективных материалов и технологий в области квантовой науки и техники нового поколения.
Это открытие, опубликованное в выпуске журнала Nature, было сделано учеными из Принстонского университета, которые обнаружили, что элементарный твердый кристалл, состоящий из атомов мышьяка (As), обладает ранее невиданным формой топологического квантового поведения. Они смогли исследовать и визуализировать это новое квантовое состояние с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) и фотоэмиссионной спектроскопии.
Это состояние объединяет или "гибридизирует" две формы топологического квантового поведения - краевые состояния и поверхностные состояния. Обе они ранее наблюдались в других экспериментах, но никогда не одновременно в одном и том же материале. Это открытие указывает на то, что при смешивании этих двух типов состояний они могут образовывать новое состояние материи.
Это открытие было совершенно неожиданным. Никто не предсказывал это теоретически до того, как мы наблюдали это на практике.
Материалы на основе висмута, по крайней мере в теории, могут поддерживать топологическое состояние при высоких температурах, но их подготовка сложна и требует особых условий. Поэтому исследователи обратились к другим материалам. Они выбрали кристалл из мышьяка, потому что его можно выращивать в чистой форме.
Когда ученые провели исследование кристалла мышьяка с помощью СТМ, они обнаружили, что он содержит как поверхностные, так и краевые состояния одновременно. Это открытие означает, что обычно один вид квантового поведения может сосуществовать с другим в одном материале, что является новым явлением.
Это открытие имеет большое значение для будущих технологий, так как позволяет разработать новые материалы и устройства с использованием топологических свойств материи.