Графен раскрывает сверхтвердое состояние

04.02.2026

Квантовые состояния вещества, где обычные законы физики перестают действовать привычным образом, всегда привлекали внимание ученых. Сверхтекучие жидкости, которые текут без сопротивления, и сверхтвердые тела, сочетающие кристаллическую упорядоченность с нулевой вязкостью, остаются одними из самых загадочных явлений.

Долгое время сверхтвердость удавалось наблюдать лишь в искусственно созданных системах, таких как ультрахолодный гелий в ловушках. Однако недавнее открытие в двухслойном графене приблизило ученых к пониманию этого экзотического состояния в гораздо более естественных условиях.

Команда физиков под руководством Кори Дина из Колумбийского университета и Цзя Ли из Техасского университета в Остине изучала поведение экситонов - квазичастиц, возникающих из пары электрон-"дырка" в разных слоях графена. Исследователи обнаружили, что при определенных параметрах экситоны переходят из состояния супержидкости в изолятор, где движение практически останавливается. Самым поразительным стало обратное поведение: при повышении температуры система неожиданно возвращалась к супержидкостным свойствам, что полностью противоречит классическим фазовым переходам, где нагрев обычно разрушает упорядоченность.

Уникальность эксперимента заключается в том, что признаки сверхтвердости проявились спонтанно, без применения сложных лазерных ловушек, которые раньше использовались для попыток стабилизации такого состояния в гелии. В двухслойном графене избыточные электроны и "дырки" самостоятельно формировали упорядоченный узор, а изменение плотности частиц позволяло наблюдать переход между различными квантовыми фазами. По словам Кори Дина, впервые удалось увидеть, как супержидкость переходит в фазу, напоминающую сверхтвердое тело, где сохраняется кристаллическая структура и при этом присутствует квантовая когерентность.

Термин "сверхтвердое тело" подразумевает материал, который одновременно обладает жесткой кристаллической решеткой и способностью к бездиссипативному течению, характерному для супержидкости. Хотя прямое доказательство полной сверхтвердости в этой системе пока не получено - в частности, из-за трудностей измерений в изолирующей фазе - исследователи считают результаты чрезвычайно близкими к этому состоянию. Они отмечают, что низкотемпературная фаза выглядит как необычный экситонный кристалл, стабилизированный взаимодействиями частиц.

Работа проводилась при поддержке Министерства энергетики США, Национального научного фонда, Фонда Слоуна, Управления научных исследований ВВС США и Национальной лаборатории высоких магнитных полей. Важно подчеркнуть, что в двухслойном графене экситонная супержидкость и предполагаемая сверхтвердость возникают только в сильном магнитном поле. Ученые уже планируют эксперименты с другими двухслойными материалами, которые могут стабилизировать экситоны при более высоких температурах и, возможно, без внешнего магнитного поля, что сделает явление доступным для более широкого круга исследований.

Открытие демонстрирует, насколько мощным инструментом для изучения квантовых фаз стали двумерные материалы вроде графена. Экситоны в таких системах в тысячи раз легче атомов гелия, что теоретически позволяет наблюдать аналогичные явления при существенно более высоких температурах. Это открывает путь к контролю над экзотическими состояниями вещества в условиях, гораздо проще сверхнизкотемпературных криогенных установок.

<< Назад: Часы Casio Pro Trek PRG-69 05.02.2026

>> Вперед: Новая угроза для спутников на перегруженной орбите 04.02.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Работа светофора зависит от количество людей у перехода 13.03.2014 Современные технологии, кроме прочего, порой помогают сделать нашу жизнь безопаснее. Одна из таких систем в ближайшее время заработает в Лондоне. Мэр города Борис Джонсон (Boris Johnson) объявил о начале испытаний новой технологии, которая должна обеспечить большую безопасность пешеходам, а также "разгрузить" автомобильную ситуацию на дорогах. В настоящее время уже около 550 пешеходных переходов оснащены новой системой Pedestrian Countdown. Суть технологии достаточно проста. Пешеходные переходы оснащаются системами камер, которые фиксируют количество людей возле переходов и, в зависимости от их количества, регулируют переключение светофоров. Соответственно, если количество людей превышает какое-то значение, светофоры дольше задерживаются на зеленом (для пешеходов) свете. Если же у перехода людей нет вообще, система способствует лучшему автомобилепотоку. Аналогичная система под названием SCOOT (Split Cycle Offset Optimisation Technique) уже действует в городе, однако она следит лишь за транспортным потоком, а не за пешеходами. По заявлению мэра, если пилотный запуск окажется успешным, новую систему настроят таким образом, дабы она учитывала и движение велосипедистов, которых в Лондоне становится все больше. Целью программы в целом является сокращение числа пострадавших в ДТП на 40% к 2020 году.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026