Физики Колумбийского университета обнаружили локализованные электронные состояния в металле Pd₅AlI₂

Физики Колумбийского университета наблюдали электронные состояния, которые остаются локализованными внутри металла. Речь о соединении Pd₅AlI₂, которое можно разделить на двумерные слои, сохраняя его металлические свойства, сообщает larazon.es со ссылкой на SINC. Работа опубликована 22 октября в Science. larazon.eslarazon.eslarazon.esОткрыть источник ↗

Связанные состояния в металле

Металл проводит ток, потому что часть его электронов может перемещаться по материалу, поэтому локализованные состояния в нём необычны. «Захваченных электронов не должно быть в металле, но они есть», — сказала Ракель Кейрош, физик-теоретик из Колумбийского университета. Она имеет в виду именно это соединение и механизм квантовой интерференции. Результат не означает, что остановились все электроны металла или что нарушены известные законы физики.

В статье описаны связанные состояния в континууме (BIC). Новизна в том, что их наблюдают в металлической среде: они остаются сосредоточенными в области, хотя сосуществуют с состояниями, распространяющимися по материалу. Подобные явления ранее изучали на световых волнах.

Интерференция и дефекты

В квантовой механике движение электронов описывают волнами. Вклады разных путей могут усиливать или гасить друг друга в зависимости от фазы, а деструктивная интерференция подавляет распространение. Группа Кейрош объясняет, что расположение атомов и орбиталей в кристалле определяет, какие траектории могут гаситься. Вблизи некоторых дефектов электронная волна может оставаться локализованной, хотя металл предлагает состояния с той же энергией. larazon.eslarazon.eslarazon.esОткрыть источник ↗

Исследователи применили сканирующую туннельную микроскопию. В аннотации статьи указаны два связанных с дефектами электронных состояния, которые остаются локализованными внутри металлического континуума. Измерения показывают пространственные и энергетические сигналы, а теоретические расчёты связывают их существование с интерференцией и геометрией кристаллической решётки.

Ранее команда изучала, почему электроны в этом материале движутся медленнее ожидаемого; результаты опубликованы в Nature Physics в 2025 году. Локализация электронного состояния может облегчить его изучение и управление им, но это не процессор и само по себе не доказывает запутанность кубитов.

Университет указывает на возможные будущие применения в сенсорах, обработке информации и квантовой химии; это пока перспективы, а не устройства. Дефекты возникают случайно при росте кристалла, и исследователи изучают, как размещать их в выбранных местах, чтобы настраивать интерференцию. Управление местом локализации состояния станет важным шагом. Результат также даёт критерии для поиска схожего поведения в других металлах, но не означает, что любой проводник способен его воспроизвести. larazon.eslarazon.eslarazon.esОткрыть источник ↗