Szczegóły tych niezwykłych eksperymentów zostały zaprezentowane na łamach Nature. Autorzy publikacji stworzyli warstwowy kryształ międzymetaliczny złożony z ceru, krzemu i jodu. Tamtejsze fermiony mają charakterystyczną cechę, gdyż wchodzące w ich skład elektrony splątują się ze spinami magnetycznymi. W efekcie dochodzi do ich spowolnienia i wzrostu masy efektywnej.
Czytaj też: W tym materiale drzemie gigantyczny potencjał kwantowy. Naukowcy ujawnili jego właściwości
Dlaczego powinno nas to interesować? Choćby ze względu na fakt, że zdaniem naukowców owe aspekty mogą odgrywać kluczowe role w zjawiskach takich jak nadprzewodnictwo. Jest ono szczególnie pożądane, gdyż pozwala na transport energii elektrycznej bez jakichkolwiek strat. Możemy sobie wyobrazić, jak rewolucyjne byłoby to rozwiązanie dla funkcjonowania całego świata.
Ciężkie fermiony od dawna znajdowały się w kręgu zainteresowania inżynierów, choć przez lata dotyczyło to trójwymiarowych materiałów. Teraz sytuacja jest inna, gdyż w grę wchodzą materiały 2D, co zapewnia zgoła odmienne spojrzenie na podstawowe prawa fizyki i poznawanie tajemnic skrywanych przez słabo poznane stany kwantowe.
Ciężkie fermiony mają charakterystyczną cechę, gdyż wchodzące w ich skład elektrony splątują się ze spinami magnetycznymi
Nowy materiał, złożony z ceru, krzemu i jodu, może zostać rozbity tak, że każda jego warstwa ma grubość liczoną w atomach. Dzięki temu znacznie łatwiejsze staje się modyfikowanie całego materiału czy łączenie poszczególnych warstw z innymi. Na tym korzyści się nie kończą, gdyż członkowie zespołu badawczego zwracają uwagę na właściwości kwantowe występujące w materiałach 2D.
O potencjale CeSiI mówiło się już w ubiegłym stuleciu, a to za sprawą artykułu opublikowanego w 1998 roku. Jego autorzy zwracali uwagę na potencjalne właściwości elektroniczne, który mogłyby być przydatne dla praktycznych zastosowań. Niedawno materiał ten objęto szczegółowymi analizami z wykorzystaniem skanningowej mikroskopii elektronowej.
Czytaj też: Ciekłe metale zadziwiają nawet chemików. Wykorzystują je do produkcji katalizatorów
W takich okolicznościach przedstawiciele Columbia University uwiecznili kształt widma charakterystyczny dla ciężkich fermionów. Później zsyntetyzowali niemagnetyczny odpowiednik tego materiału i zważyli elektrony tworzące oba warianty. Jak się okazało, naukowcy osiągnęli oczekiwany efekt: stworzyli ciężki fermion. Aby potwierdzić sukces, próbki trafiły do różnych placówek, gdzie wykonano pomiary transportu elektronów, zbadano właściwości magnetyczne i przeprowadzono spektroskopię fotoemisyjną. Jeśli chodzi o dalsze plany, to członkowie zespołu badawczego zamierzają testować różne możliwości i sprawdzać potencjał ich materiału, na przykład poprzez układanie warstw CeSiI w stosy. To z kolei pozwala mieć nadzieję na dalsze postępy – zarówno w odniesieniu do powyższego materiału, jak i wielu innych – być może wciąż nieznanych nauce.
