양자 물질의 새로운 상태가 미래 우주 기술을 강화할 수 있습니다

UC Irvine의 물리학 및 천문학 교수이자 새로운 논문의 교신 저자인 Luis A. Jauregui는 “이것은 물이 액체, 얼음 또는 증기로 존재할 수 있는 방식과 유사한 물질의 새로운 단계입니다.”라고 말했습니다. 실제 검토 편지. “이론적으로만 예측했을 뿐이고 지금까지 누구도 측정한 적이 없습니다.”

이국적인 전자 행동과 엑시톤 형성

이 단계에서는 전자와 양전하를 띤 “정공”이 함께 모여 여기자라고 알려진 특이한 구조를 생성하는 유체와 같은 혼합물을 형성합니다. 이번 발견을 특히 눈에 띄게 만드는 것은 전자와 정공이 같은 방향으로 회전한다는 것입니다. Jauregui는 “그것은 그 자체로 새로운 것입니다.”라고 말했습니다. “우리가 그것을 손에 쥐면 밝은 고주파 빛이 빛날 것입니다.”

이 현상은 이번 연구의 제1저자인 박사후 연구원 Jinyu Liu가 UC Irvine에서 제작한 자료에서 발견되었습니다. Jauregui의 그룹은 강한 자기 조건에서 물질을 연구하는 동안 뉴멕시코의 Los Alamos 국립 연구소(LANL)에서 위상을 감지했습니다.

자기장은 새로운 양자 단계를 유발합니다

이 양자 상태를 생성하려면 물질을 최대 70테슬라의 자기장에 노출시켜야 합니다(비교하면 강력한 냉장고 자석의 자기장은 약 0.1테슬라입니다). 연구팀은 이 물질을 하프늄 펜타텔루라이드(Hafnium Pentatelluride)라고 부릅니다.

자기장이 증가함에 따라 연구진은 재료의 전기 전도성이 급격히 떨어지는 것을 관찰했습니다. Jauregui는 이러한 갑작스러운 변화는 시스템이 이국적인 엑시톤 상태로 전환되었음을 의미한다고 설명했습니다. “이 발견은 신호가 전하가 아닌 스핀에 의해 전달될 수 있게 하여 스핀 기반 전자 장치 또는 양자 장치와 같은 에너지 효율적인 기술을 향한 새로운 경로를 제공할 수 있기 때문에 중요합니다.”

우주 탐사를 위한 방사선 저항 특성

새로 관찰된 이 양자 물질은 방사선의 영향을 받지 않으며, 이는 오늘날 전자 장치에 사용되는 많은 물질과 구별되는 특성입니다. 팀은 이것이 우주 응용 분야에 중요할 수 있다고 믿습니다.

Jauregui는 “우주 임무에 유용할 수 있다”고 말했습니다. “우주에서 오래 지속되는 컴퓨터를 원한다면 이것이 이를 가능하게 하는 한 가지 방법입니다.”

SpaceX와 같은 회사는 화성에 대한 미래의 인간 임무를 위해 노력하고 있으며, 장기간의 우주 비행에는 지속적인 방사선 노출을 처리할 수 있는 전자 장치가 필요합니다.

Jauregui는 “결과적으로 어떤 가능성이 열릴지는 아직 모릅니다.”라고 말했습니다.

이 물질은 대학원생인 Robert Welser와 Timothy McSorley, 그리고 학부생인 Triet Ho의 도움을 받아 Jinyu Liu가 UC Irvine의 테스트 가능한 장치에 합성, 특성화 및 통합했습니다. 이론적 모델링 및 해석은 LANL의 Shizeng Lin, Varsha Subramanyan 및 Avadh Saxena가 기여했습니다. 고자기장 실험은 LANL의 Laurel Winter와 Michael T. Pettes, 플로리다 국립 고자기장 연구소의 David Graf의 지원을 받아 수행되었습니다.