Физики из США, Японии и Франции открыли новое состояние вещества, названное “бозонным коррелированным изолятором”, благодаря взаимодействию бозонных частиц, называемых экситонами. Это исследование может проложить путь к новому пониманию физики конденсированного состояния и созданию новых бозонных материалов.
Экситоны – это состояния, в которых отрицательно заряженный электрон связан со своей положительно заряженной противоположностью – “дыркой”. Вместе они образуют бозонную частицу с целым числом спина. Обычно физики изучают поведение фермионов – частиц с полуцелым числом спина, таких как электроны. Однако в этой работе ученые сосредоточились на взаимодействии бозонов.
Для этого они использовали сложную структуру из двух слоев диселенида вольфрама и дисульфида вольфрам – двумерных материалов с атомной толщиной. Они слегка повернули один слой относительно другого, создавая муаровый узор – периодическое изменение яркости на поверхности. В этом узоре экситоны образовывали кристаллическую решетку и демонстрировали необычное поведение.
“Мы обнаружили, что при определенных условиях экситоны перестают проводить электричество и становятся изоляторами. Это означает, что они коррелируют друг с другом и образуют новое состояние вещества”, – объяснил Ричен Сионг, аспирант из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре и главный автор статьи в журнале Science.
Это первый раз, когда такое состояние было создано в “реальной” (а не синтетической) системе из материи. Ученые надеются, что это открытие поможет лучше понять свойства плазмы – четвертого состояния вещества, которое может быть использовано для создания безопасных, чистых и эффективных генераторов ядерной энергии на Земле.
Исследование опубликовано в журнале Sience .