В России разработан уникальный квантовый двумерный металл

Фото: http://churchill-lab.com/2dmaterials/

Российские ученые из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) вместе с японскими коллегами синтезировали первый в мире двумерный квантовый металл: новый материал в разных условиях может быть как нормальным металлом, так и изолятором или сверхпроводником.

Исследование причин появления таких свойств может быть полезным для создания новых сверхпроводящих материалов, которые будут работать при комнатных температурах, сообщает пресс-служба ДВФУ. Квантовый металл представляет собой тончайшую плёнку из двойного слоя атомов таллия, нанесенного на кремниевую подложку. Материал называется двумерным потому, что его толщина пренебрежимо мала по сравнению с длиной и шириной. Из-за малых размеров системы большую роль в ней играют квантовые эффекты.

Материал может менять свои свойства при воздействии магнитного поля и сверхнизких температур. В сильном магнитном поле он становится изолятором, а в слабом – сверхпроводником. Такое поведение квантового металла было предсказано теоретически, но никогда ранее не наблюдалось на практике.

Один из авторов работы, член-корреспондент РАН и сотрудник ДВФУ Александр Саранин отметил: «Более трех десятилетий не утихает научная дискуссия о том, что произойдет с двумерным металлом при приближении к абсолютному нулю температуры: останется ли он металлом и будет ли проводить электрический ток? Наши эксперименты впервые показали, что помимо перехода в изолирующее или сверхпроводящее состояние двумерная система может оставаться нормальным металлом. Это необычное состояние было названо квантовым металлом».

Таким образом, на примере созданного уникального материала российские ученые впервые продемонстрировали возможность существования нормального металлического состояния не в трёх, а в двух измерениях. Результаты исследования опубликованы в престижном международном журнале «2D Materials».