У світі науки відбувся прорив, який відкриває нові горизонти для досліджень квантових матеріалів. Вченим уперше вдалося зафіксувати на відео рух атомів у реальному часі, спостерігаючи їхні теплові коливання з неймовірною точністю. Це досягнення може змінити підхід до створення ультратонкої електроніки та квантових технологій.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Автором відкриття стала команда під керівництвом Ічао Чжан, доцентки кафедри матеріалознавства та інженерії Університету Меріленда, США. Використовуючи інноваційний метод під назвою електронна птіхографія, дослідники отримали перші зображення так званих фазонів муару – складних, скоординованих коливань, що виникають у скручених двовимірних матеріалах. Раніше ці рухи залишалися невидимими навіть для найпотужніших інструментів.
Новий підхід забезпечив роздільну здатність понад 15 пікометрів, що дозволило виявити найменші зсуви атомів, викликані тепловим впливом. Те, що донедавна існувало лише в теоретичних моделях, тепер отримало експериментальне підтвердження. Це відкриває шлях до глибшого розуміння того, як тепло поширюється в надтонких структурах і взаємодіє з атомними рівнями.
Фазони муару формуються тоді, коли два атомні шари зміщуються один відносно одного під певним кутом. Ці коливання мають ключове значення для властивостей матеріалів, зокрема теплопровідності та надпровідності. Вперше вдалося безпосередньо побачити цей механізм, що підтверджує багаторічні наукові припущення. «Ми фактично розшифрували приховану мову атомного руху», – пояснила Чжан. – «Електронна птіхографія дає змогу бачити ці мікроскопічні коливання й відкриває новий напрям для вивчення фізики двовимірних матеріалів».
Це відкриття має величезне практичне значення. Двовимірні матеріали завтовшки кілька атомів уже розглядаються як основа для квантових обчислювальних систем, енергоефективних процесорів та ультрачутливих сенсорів. Проте до цього часу процеси теплопереносу на атомному рівні залишалися недостатньо вивченими через відсутність прямих методів візуалізації. Запровадження електронної птіхографії усуває цю проблему та формує новий стандарт у галузі високоточної мікроскопії.
Дослідники планують продовжити роботу, зокрема вивчити, як на теплові коливання впливають структурні дефекти й межі між шарами. Це дозволить проектувати матеріали з наперед заданими тепловими, електронними та оптичними характеристиками. Такий рівень контролю над властивостями може стати основою для створення нових поколінь квантових пристроїв, надпотужних мікросхем і нанорозмірних технологій.
Фіксація руху атомів, опублікована в журналі Science 24 липня, стала першим кроком до того, щоб перетворити не лише структуру, але й саму динаміку атомів у засіб конструювання матеріалів майбутнього.
Читайте також:
- Дослідники створили систему для відстеження людей через Wi-Fi
- Прорив у напівпровідниках: німецькі вчені створили матеріал, “якого не було в природі”