Разработан революционный квантовый суперметалл

10.06.2025

Современная наука стоит на пороге новой технологической революции, связанной с разработкой материалов, способных проводить ток без потерь энергии. Такие свойства особенно важны в условиях стремительно растущей потребности в энергоэффективных решениях - от квантовых вычислений до инфраструктуры центров обработки данных. Именно в этом контексте следует рассматривать прорыв, достигнутый физиками из Университета Райса (США), которые представили уникальный квантовый материал с особыми электронными характеристиками.

Исследователи работали с дисульфидом тантала, слоистым кристаллом, известным в науке под обозначением TaS2. Добавив в его структуру небольшое количество индия, ученые добились нарушения симметрии материала, что стало ключом к проявлению его топологических и сверхпроводящих свойств. Именно этот шаг позволил превратить TaS2 в так называемый узловой металл Крамерса - редкий квантовый объект, в котором электроны с разными спинами движутся по отдельным, но переплетенным траекториям в импульсном пространстве.

Главной особенностью этого состояния являются так называемые узловые линии - энергетические зоны, где электроны с противоположными характеристиками сходятся и взаимодействуют без потерь. Это придает материалу уникальные свойства, открывая путь к созданию топологических сверхпроводников, которые смогут обеспечить высокоэффективную передачу энергии даже при минимальном охлаждении.

Команда ученых не ограничилась экспериментальными данными. Они дополнили свои наблюдения теоретическими расчетами, подтвердив, что структура и поведение полученного вещества соответствуют квантовым предсказаниям. Особенность нового материала заключается в том, что он может совмещать два фундаментальных свойства: сверхпроводимость и топологическую защиту. Такое сочетание делает его особенно перспективным для технологий, в которых даже малейшие энергетические потери недопустимы.

Применение подобных материалов может кардинально повлиять на развитие квантовой электроники. Их использование позволит создавать устройства, способные работать значительно эффективнее, чем традиционные кремниевые чипы, особенно в условиях, требующих высокой точности и минимального тепловыделения. Кроме того, перспективы их внедрения в электромобили и системы хранения энергии могут сократить энергозатраты и повысить надежность таких решений.

Самым удивительным в открытии ученых из Университета Райса является то, что столь сложное квантовое поведение удалось вызвать с помощью относительно простого изменения химического состава известного материала. Это говорит о том, что путь к новым функциональным материалам может лежать не только через создание совершенно новых соединений, но и через точную настройку уже существующих.

<< Назад: Чтение текста на километровом расстоянии 10.06.2025

>> Вперед: Хранение информации в пластике 09.06.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Гибридные электровелосипеды Cube Fold Hybrid 14.10.2023 Компания Cube представила свои последние достижения в мире велосипедов - гибридные модели Cube Fold Hybrid, доступные как в варианте Fold Hybrid, так и в варианте Fold Sport Hybrid. Модель Fold Hybrid представляет собой наиболее практичное исполнение велосипеда. Он оснащен средним двигателем Bosch Active Plus, который, хотя и менее мощный, чем мотор Bosch Performance Line, обеспечивает великолепную производительность. Питание велосипеда осуществляется аккумулятором Bosch Power Pack 500 емкостью 500 Втч, что приносит до 25% дополнительного запаса хода по сравнению с предыдущими версиями. Fold Hybrid комплектуется пятиступенчатой втулкой Shimano Nexus, приводом на ремне, и крепкой рамой, обеспечивающей возможность перевозки грузов. Рама регулируется для адаптации под райдеров ростом от 1,58 м до 1,89 м. Вес Fold Hybrid составляет 25 кг, а для удобства переноски предусмотрена специальная ручка. Модель Fold Sport Hybrid предлагает 10-скоростную группу Shimano Tiagra, стандарт для начальных шоссейных велосипедов. Аксессуары для велосипедов Cube Fold Hybrid включают в себя защитные крылья, задний багажник, фары и передний багажник. Стоимость Fold Hybrid оценивается в $3300, тогда как Fold Sport Hybrid доступен по цене $3669. На данный момент велосипеды Cube Fold Hybrid доступны в ограниченном объеме исключительно в Европе.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025