Неожиданное поведение электронов поможет создать провода для сверхмощных технологий

Сверхпроводники позволяют электронам двигаться без сопротивления. Они способны создать линии электропередач, позволяющие передавать энергию без потерь, модернизировать различные технологии визуализации, такие как МРТ. Однако для работы современных сверхпроводников нужна очень низкая температура. Исследователи считают, что нужно изучать не то, как движутся электроны, а через что они движутся.

Путь электронов через двумерные высокоструктурированные материалы называется ветвящимся потоком. Он возникает, когда любая волна – звуковая, световая или даже океанская – движется по неровным поверхностям, которые разбивают их на древовидные, хаотичные ветви. До настоящего времени ветвящиеся потоки не изучали в жестких, твердых структурах.
«Разветвленные потоки наблюдаются во всевозможных трехмерных хаотичных системах, таких как газы. Однако никто не ожидал увидеть разветвленные потоки в двумерных периодических системах», – отмечает Альвар Даза Эстебан, один из авторов исследования. Периодические системы сравнимы с упорядоченными кирпичными улицами. В двухмерных материалах эти структуры практически совершенны, это дает электронам возможность двигаться без сопротивления, что важно для сверхпроводимости. Задача исследователей – научиться контролировать разветвленный поток.

Открытие ветвящихся потоков в жестких, двумерных, твердых структурах может помочь объяснить, как квантовая механика влияет на поведение электронов, а также дать ученым возможность контролировать пути электронов для создания искусственных сверхпроводников. Открытие ветвящегося потока в двумерных решетках бросает вызов уже существующим теориям.

Команда планирует продолжать эксперименты с управлением потоком электронов. Например, группа ученых собирается создать специальный изогнутый канал в материале, чтобы появилась возможность потенциально направить движение частиц.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Фото: Harvard University