Американские физики разработали наноструктурированный материал, который на границе своих слоев образует экзотическую квантовую форму материи, по некоторым своим характеристикам напоминающую жидкие кристаллы. Эта субстанция создана на основе соединений редкоземельных металлов, а также титана и кислорода.
Данный «квантовый жидкий кристалл» состоит из двух ключевых компонентов, природа взаимодействия которых ранее оставалась загадкой. Научный сотрудник Университета Ратгерс Ву Цзунчи пояснил, что речь идет о так называемых полуметалле Вейля и спиновом льде. Исследователи изучили их и обнаружили, что при воздействии мощных магнитных полей на границе между этими материалами возникает ранее неизвестная науке квантовая топологическая форма материи.
Созданный учеными материал представляет собой две соединенные прослойки. Первая состоит из оксидов европия и иридия, которые образуют полуметалл Вейля — субстанцию, где движение электронов сильно зависит от их спина. Вторая прослойка из оксидов диспрозия и титана является спиновым льдом — материалом с упорядоченной магнитной структурой, схожей со структурой молекул воды во льду. Эта комбинация проявляет необычные свойства: ее электрическое сопротивление меняется волнообразно в зависимости от угла прохождения тока, а сильное магнитное поле заставляет электроны двигаться в двух противоположных направлениях.
Аналогия с жидкими кристаллами возникла из-за схожести поведения. Структура обычных жидких кристаллов и их взаимодействие со светом резко меняются под действием электрического поля, так как составляющие их молекулы скоординированно меняют свое положение. В новом материале наблюдается похожий эффект, но на квантовом уровне, что и послужило причиной для его названия. По мнению исследователей, подобные структуры можно применять для управления движением электричества в квантовых устройствах, а также для изучения фундаментальных законов природы и моделирования процессов из физики высоких энергий.
