Okrajový stav elektrónov môžu viesť k prelomovým technológiám

Za správnych okolností sa môžu elektróny zbaviť vysokého napätia vo vnútri vodiča tým, že obídu jeho hranice. Tam môžu bez námahy krúžiť v jednosmernom prúde bez odporu. Teória síce opisuje základné princípy tohto toku elektrónov v „okrajovom stave“, ale pochopiť ho dostatočne dobre na vývoj aplikácií, ktoré by mohli využiť jeho výhody, sa ukázalo náročné pre malé rozmery a prchavý charakter.

V novej štúdii výskumníci z Massachusettskej technickej univerzity (MIT) použili ultrachladné atómy sodíka na napodobnenie elektrónov a pozorovanie efektu okrajového stavu v dlhšom časovom horizonte. To im umožnilo podrobne preskúmať toto správanie. Hallov jav opisuje, ako sa generuje napätie, keď je magnetické pole kolmé na prúd. V 2D priestore sa môžu elektróny pohybovať v kruhoch pozdĺž okraja určitých materiálov podľa zákonov kvantovej fyziky.

Skúmaním správania atómov v simulovanom okrajovom stave vedci pozorovali ich kvantizovaný pohyb pozdĺž prstenca laserového svetla, podobne ako sa správajú elektróny v okrajovom stave. Keď atómy narazili na prstenec svetla, pohybovali sa po ňom v priamke a v jednom smere, ako sa to deje s elektrónmi v okrajovom stave. Ani prekážky zavedené výskumníkmi nedokázali atómy vychýliť z ich trasy.

Tento prelomový výskum môže potenciálne viesť k pokroku v supravodivosti, efektívnejšom prenose energie, kvantových výpočtoch a senzorovej technológii. Zistenia boli publikované v časopise Nature Physics a ukazujú potenciál využitia okrajových stavov pre budúce energetické aplikácie.

Zdroj: sciencealert.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}