Ученые из Технологического института Джорджии (Georgia Tech) обнаружили новое квантовое состояние в одном из необычных материалов. Такое квантовое состояние и связанные с ним явления еще никогда не наблюдались в других материалах, а его суть заключается в том, что под воздействием внешнего магнитного поля электрическая проводимость материала увеличивается на миллиард процентов, как бы это фантастически не звучало.
Некоторые из известных материалов изменяют свою электрическую проводимость в ответ на воздействие магнитного поля. Это свойство материалов известно под названием магнитосопротивлением, но то, о чем сейчас идет речь, можно охарактеризовать термином мега-магнитосопротивление, так как проводимость материала меняется на ужасающе большую величину.
Упомянутый выше материал является сплавом марганца, кремния и теллура, его кристаллическая решетка имеет форму восьмиугольных ячеек, "уложенных" в сотоподобном порядке. Электроны перемещаются по граням восьмиугольных ячеек и при отсутствии магнитного поля они движутся в случайных направления, что приводит к возникновению электронных "пробок". Все это делает материал достаточно эффективным изолятором.
Но когда на материал оказывают воздействие внешним магнитным полем, движение электронов упорядочивается, они становятся более быстрыми и подвижными, а материал обретает способность проводить электрический ток. Более того, весьма эффективно проводить электрический ток, на семь порядков величины больше от первоначального значения.
Наиболее интересным является то, что такой "переключатель проводимости" работает лишь тогда, когда направление магнитного поля перпендикулярной поверхности материала. У других материалов, которые обладают магнитосопротивлением, сила эффекта не зависит от угла приложения магнитного поля.
"Данное явление противоречит всем существующим теоретическим моделям и моделям, построенным на базе экспериментальных данных" - пишут исследователи.
Также ученые выяснили, что точно такого же эффекта в этом материале можно добиться при помощи электрического тока. В этом случае переключение проводимости происходит очень медленно и может длиться в течение нескольких секунд или даже минут в зависимости от условий окружающей среды.
Ученые собираются провести ряд дополнительных исследований с целью большего понимания особенностей нового квантового состояния и происходящих в это время процессов. Параллельно с этим будут проводиться поиски других материалов, у которых эффект мега-магнитосопротивления может быть выражен еще в большей степени. Все это будет делаться с целью использования таких материалов в квантовых устройствах, включая компьютеры, коммуникационные системы и датчики.