Rutgers Üniversitesi liderliğindeki bir ekip, maddenin bildik hallerini aşan, ‘kuantum sıvı kristal’ adını verdikleri yeni bir kuantum fazı keşfetti. Bilim insanları, bu olağanüstü halin, alışılmışın dışında kurallara sahip ve gelecekte kuantum teknolojisinde devrim yaratabilecek özellikler taşıdığını belirtiyor.
SANDVİÇ MALZEME SIRRI
Keşif, iletken bir Weyl yarı metali ile yalıtkan ve manyetik bir spin buzunu atom kalınlığında üst üste getirerek, iki egzotik maddenin arayüzünde gerçekleşti. Bu tür “heteroyapı” deneylerinde, her iki malzeme de tek başına ilginç özellikler gösterse de, birleşimlerinde gözlemlenen yeni fazların bugüne dek tam olarak anlaşılmadığı belirtildi.
KUANTUMUN EŞSİZ DANSI
Deneyler sırasında, Rutgers Üniversitesi’nden Tsung-Chi Wu ve ekibi, bu sandviç yapılarda yüksek manyetik alanlar altında, tamamen yeni ve daha önce hiç görülmemiş bir kuantum topolojik durum gözlemlediklerini açıkladı. Wu, “Her bir malzeme iyi biliniyor, fakat bu sınırdaki etkileşimler yepyeni bir faz yarattı” dedi.
Çalışmanın baş araştırmacılarından Prof. Jak Chakhalian ise, deney ve teorinin güçlü işbirliği sayesinde bu yeni fazın varlığının anlaşılabildiğini vurguladı.
TEKNOLOJİDE YENİ UFUKLAR
Weyl yarı metallerinde elektronlar, sıra dışı şekilde, neredeyse sıfır enerji kaybıyla çok yüksek hızlarda akabiliyor. Spin buzunda ise manyetik momentler, tıpkı buzun içindeki hidrojen atomları gibi belirli kalıplarla düzenleniyor. Bu iki malzemenin birleşimiyle oluşan “kuantum sıvı kristal”, özellikle uzaydan makinelerin iç ortamlarına kadar aşırı koşullarda çalışabilen yeni nesil kuantum manyetik sensörlerin önünü açabilir.
YENİ SINIRLAR, YENİ SORULAR
Çalışma, çoğu deneyin Tallahassee, Florida’daki Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı’nda, ultra düşük sıcaklıklarda ve yüksek manyetik alanlarda gerçekleştirildiğini gösteriyor. Wu, “Bu sadece bir başlangıç. Yeni kuantum malzemelerinin heteroyapılarda nasıl davrandığını keşfetmeye devam edeceğiz” dedi.
Sonuçlar, maddenin yalnızca katı, sıvı, gaz ya da plazma formlarıyla sınırlı olmadığını bir kez daha gösteriyor. Kuantum sıvı kristaller, maddeye ve teknolojinin geleceğine bakışımızı değiştirmeye aday.
