Rutgers Universitetinin Nyu-Brunsvik tədqiqatçılarının rəhbərlik etdiyi beynəlxalq komanda laboratoriyada sintez edilmiş iki materialı bir vaxtlar mövcud olması qeyri-mümkün hesab edilən sintetik kvant strukturunda birləşdirdi və kvant hesablamalarının əsasını təşkil edən yeni materiallara gətirib çıxara biləcək anlayışlar təmin edəcək ekzotik struktur yaratdı.

Nano Letters jurnalının üz qabığında təsvir edilən iş , dörd illik davamlı təcrübənin fərqli atom təbəqələrindən ibarət unikal, kiçik sendviç dizayn və qurmaq üçün yeni bir üsula necə gətirib çıxardığını izah edir.

Mikroskopik quruluşun bir dilimi nüvə reaktorlarında radioaktiv materialları tutmaq üçün istifadə edilən qeyri- üzvi birləşmə olan disprosium titanatdan və anlaşılmaz maqnit monopol hissəciklərindən ibarətdir, digəri isə piroxlor iridatdan ibarətdir.

Ayrı-ayrılıqda, hər iki material kvant fizikasının adi anlayışına meydan oxuyan unikal xüsusiyyətlərinə görə çox vaxt “mümkün olmayan” materiallar hesab olunur.

Ekzotik sendviç konstruksiyasının tikintisi, atom miqyasında interfeys, materialların qovuşduğu sahədə elmi araşdırmalar üçün zəmin yaradır.

“Bu iş kvant texnologiyalarını təkan vermək və onların fundamental xassələri haqqında əvvəllər qeyri-mümkün olan üsullarla daha dərindən məlumat vermək potensialı ilə tamamilə yeni süni ikiölçülü kvant materiallarının layihələndirilməsi üçün yeni bir yol təqdim edir ” dedi Jak Chakhalian, Claud Lovelace-in Fizika və Astronomiya və İncəsənət Elmləri və İncəsənət Məktəbinin Elmləri Departamentinin Eksperimental Fizika professoru. tədqiqatın müstəntiqi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743584413&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-scientists-merge-impossible-materials-artificial.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743584413332&bpp=1&bdt=77&idt=163&shv=r20250401&mjsv=m202503270101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743584233%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743584233%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743584233%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8298624005044&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1889&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355972%2C95355974%2C42531706%2C95353386%2C95356498%2C95356504%2C95356654%2C95357157%2C31090357%2C95356787%2C95356928&oid=2&pvsid=1643841196462528&tmod=888035608&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=169

Chakhalian və komandası atom və atomaltı səviyyədə maddə və enerjinin davranışını təsvir edən fizikanın bir qolu olan kvant nəzəriyyəsinin qanunlarına əməl edən bir sahəni araşdırır. Kvant mexanikasında mərkəzi olan dalğa-hissəcik ikiliyi anlayışıdır, burada kvant obyektləri həm dalğa, həm də hissəcik kimi xüsusiyyətlərə malik ola bilər – lazerlər, maqnit rezonans görüntüləmə (MRT) və tranzistorlar kimi texnologiyaların əsas prinsipidir.

Chakhalian tədqiqata böyük töhfələr verən üç Rutgers tələbəsinin səylərini yüksək qiymətləndirdi: hər ikisi doktorant olan Maykl Terilli və Tsung-Chi Wu və 2024-cü ildə məzun olan və tədqiqatda bakalavr kimi çalışan Doroti Doughty. Bundan əlavə, yeni sintez metoduna Çaxalyanla işləyən materialşünas Mixail Kareev, eləcə də fizika və astronomiya fakültəsini yenicə bitirmiş doktorant Fangdi Wen əsas töhfə verib.

Chakhalian dedi ki, unikal kvant sendviçinin yaradılması texniki cəhətdən o qədər çətin idi ki, komanda bu işi yerinə yetirmək üçün yeni cihaz yaratmalı oldu.

Q-DiP adlanan və kvant hadisələrinin kəşfi platformasının qısaltması 2023-cü ildə tamamlandı. Q-DiP infraqırmızı lazer qızdırıcısını başqa bir lazerlə birləşdirir ki, bu da materialların atom səviyyəsində, qat-qat qurulmasını təmin edir. Bu birləşmə alimlərə materialların ən mürəkkəb kvant xassələrini mütləq sıfıra yaxın ultra soyuq temperaturlara qədər tədqiq etməyə imkan verir.

“Bizim bildiyimiz qədər bu zond ABŞ-da unikaldır və instrumental irəliləyiş kimi bir irəliləyişi təmsil edir” dedi Çaxalian.

Disprosium titanat olan eksperimental sendviçin yarısı, spin buz kimi də tanınır , xüsusi keyfiyyətlərə malikdir. İçəridə fırlanma adlanan kiçik maqnitlər su buzunun nümunəsinə bənzəyəcək şəkildə düzülür. Spin buzundakı kiçik maqnitlərin unikal quruluşu onların maqnit monopolları adlanan xüsusi hissəciklər kimi meydana çıxmasına imkan verir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Maqnit monopolu maqnit kimi fəaliyyət göstərən, lakin yalnız bir qütbü olan hissəcikdir – ya şimalda, ya da cənubda, lakin hər ikisi deyil. Nobel mükafatı laureatı Pol Dirakın 1931-ci ildə proqnozlaşdırdığı bu obyekt kainatda sərbəst formada mövcud deyil, lakin fırlanan buzun içərisində material daxilindəki kvant mexaniki qarşılıqlı təsirlər nəticəsində meydana çıxır.

Sandviçin digər tərəfində, yarımmetal piroxlor iridat da ekzotik sayılır, çünki onun tərkibində Weyl fermionları adlanan kiçik relativistik hissəciklər var. Yenə təəccüblüdür ki, 1929-cu ildə Hermann Weyl tərəfindən proqnozlaşdırılsa da, 2015-ci ildə kristallarda kəşf edilən bu ekzotik hissəciklər işıq kimi hərəkət edir və müxtəlif yollarla – sol və ya sağ əllə fırlana bilirlər.

Onların elektron xassələri çox güclüdür və müəyyən növ pozuntulara və ya çirklərə qarşı müqavimət göstərir, bu da onları elektron cihazların bir hissəsi kimi işlədərkən çox sabit edir. Nəticədə, piroxlor iridat elektrik cərəyanını çox yaxşı keçirə bilir, maqnit sahələrinə qeyri-adi şəkildə reaksiya verir və elektromaqnit sahələrinə məruz qaldıqda xüsusi effektlər göstərir.

Çakhalian bildirib ki, yaradılmış yeni materialın birləşmiş xassələri onu qabaqcıl texnologiyalarda, o cümlədən kvant hesablamalarında və xüsusən də növbəti nəsil kvant sensorlarında istifadə üçün perspektivli namizəd edir.

“Bu tədqiqat material sintezində irəliyə doğru böyük bir addımdır və bizim kvant sensorlarını yaratmağımıza və spintronik cihazları inkişaf etdirməyimizə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər” dedi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=3096487112&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743584437&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-scientists-merge-impossible-materials-artificial.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743584413332&bpp=1&bdt=78&idt=207&shv=r20250401&mjsv=m202503270101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743584233%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743584233%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743584233%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x188%2C1005x124&nras=2&correlator=8298624005044&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4338&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=574&eid=95355972%2C95355974%2C42531706%2C95353386%2C95356498%2C95356504%2C95356654%2C95357157%2C31090357%2C95356787%2C95356928&oid=2&psts=AOrYGskmmAv8vK0M-v8JhZq7i2MA9WIuGJ9v0j6VDvStlHjSLuLpzzP9hcfxiM49Plch5UOuxU2IV2fWnpWUyXGFddB2ofeC%2CAOrYGsn4dLPu8CY-YbfF0p9hhfpWbe73VkNEt-g7GZcpxQoVzQij3DZb0EnyAFgnfJzweFY0R36tayNZ0JVbUwHVQGXG6JHbBBaezPEZbunCMuDT7sGhUw&pvsid=1643841196462528&tmod=888035608&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=23976

Kvant hesablama məlumatı emal etmək üçün kvant mexanikasının prinsiplərindən istifadə edir. Kvant kompüterləri superpozisiya adlanan kvant fiziki prinsipinə görə eyni vaxtda bir neçə vəziyyətdə mövcud olan kvant bitlərindən və ya kubitlərindən istifadə edir. Bu, mürəkkəb hesablamaları klassik kompüterlərlə müqayisədə daha səmərəli yerinə yetirməyə imkan verir.

Tədqiqatçılar tərəfindən hazırlanmış materialın spesifik elektron və maqnit xüsusiyyətləri kvant hesablamaları üçün vacib olan çox qeyri-adi və hələ də sabit kvant vəziyyətlərinin yaradılmasına kömək edə bilər.

Kvant texnologiyası praktiki hala gəldikdə, o, dərmanların kəşfi və tibbi tədqiqatlarda inqilab edərək, əməliyyatları, proqnozlaşdırıla bilənliyi və maliyyə, logistika və istehsalatda xərclərə qənaəti nəzərəçarpacaq dərəcədə təkmilləşdirməklə adi həyata əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərəcək. Alimlər, həmçinin süni intellekt sistemlərini daha güclü hala gətirərək, maşın öyrənmə alqoritmlərində inqilab edəcəyi gözlənilir.

Daha çox məlumat: Mixail Kareev et al, Weyl Semimetal və Spin Ice arasında Piroxlor interfeysinin epitaksial stabilləşdirilməsi, Nano məktublar (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03969

Jurnal məlumatı: Nano Letters 

Rutgers Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir