Fizicienii au creat primul material cuantic la temperatura camerei

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Materialele cuantice ar putea revoluționa domenii precum calculatoarele cuantice, comunicațiile ultrasigure sau sistemele energetice avansate. Totuși, aproape toate funcționează doar la temperaturi apropiate de zero absolut, deoarece căldura perturbă comportamentul cuantic. Acest lucru impune folosirea unor sisteme voluminoase de răcire, limitând aplicarea lor în afara laboratoarelor. Dar acum, fizicienii au creat primul material cuantic la temperatura camerei.

O echipă de fizicieni de la Universitatea de Stat din Louisiana (LSU) susține că a depășit această problemă, dezvoltând primul material cuantic la temperatura camerei, care poate identifica și transporta diferite stări cuantice ale luminii.

Studiul prezintă și un nou principiu de proiectare care ar putea permite crearea unei întregi generații de materiale cuantice.

Fizicienii au creat primul material cuantic la temperatura camerei. Cum au făcut acest lucru?

În loc să caute un material natural cu proprietățile dorite, cercetătorii au construit unul de la zero. Ei au depus un strat foarte subțire de aur pe un cip de sticlă și au realizat în acesta sute de fante microscopice cu ajutorul unor fascicule de ioni. Fiecare fantă funcționează ca un „meta-atom”, iar împreună formează un cristal artificial mai subțire decât un fir de păr.

Atunci când lumina pătrunde în cristal, aceasta interacționează cu meta-atomii. Prin controlarea precisă a dimensiunii, formei și distanței dintre aceștia, cercetătorii au reușit să determine ce stări cuantice pot traversa materialul și pe ce trasee. Astfel, cristalul acționează ca un filtru care separă automat diferitele tipuri de lumină cuantică, scrie Phys.org.

Până acum, identificarea acestor diferențe necesita echipamente complexe, detectoare criogenice și milioane de măsurători. Noul material realizează procesul în mod direct și, în același timp, permite transportarea informației cuantice fără a-i altera semnificativ proprietățile.

Potrivit coordonatorului studiului, Omar S. Magaña-Loaiza, aceasta este cheia dezvoltării unor tehnologii cuantice practice, deoarece informația poate fi transmisă fără răcire extremă. Cercetătorii au denumit noul material „metacristal plasmnmic cuantic statistic”, considerând că este suficient de diferit față de toate materialele cuantice cunoscute pentru a necesita o categorie nouă.

La ce va putea fi folosit materialul?

Echipa a descoperit și că metacristalul formează în mod natural așa-numitele benzi statistice cuantice, similare benzilor electronice care controlează conductivitatea semiconductorilor. Acest lucru înseamnă că oamenii de știință pot proiecta materiale capabile să dirijeze stările cuantice într-un mod precis, fără a depinde de proprietățile rare ale materialelor naturale.

Descoperirea ar putea avea aplicații în calculul cuantic, comunicații securizate și senzori extrem de sensibili. În plus, cercetătorii cred că tehnologia ar putea îmbunătăți și eficiența panourilor solare. În celulele fotovoltaice actuale, o parte din lumina absorbită se transformă în căldură în loc să fie convertită în electricitate. Noul metacristal ar putea reduce aceste pierderi, ghidând lumina mai eficient prin material.

Următorul pas al echipei este integrarea metacristalului în panouri solare pentru a verifica dacă acesta poate crește cantitatea de energie electrică produsă din lumina Soarelui.

Studiul a fost publicat în revista Nature.

Vă recomandăm să citiți și:

Pentru prima dată, oamenii de știință ar fi creat o celulă sintetică de la zero

Iată cum sticlele de plastic ar putea ajuta bateriile!

Un nou tip de pixel ar putea duce la dispozitive care sunt ecran și cameră foto simultan

Cercetătorii au găsit o metodă prin care să transforme resturile alimentare în combustibil pentru avioane