Новая физика взаимодействия электронов в полупроводниковых муаровых сверхрешетках

Представлена новая теория муаровых сверхрешеток с большим периодом, которые характеризуются слабо взаимодействующими электронами, находящимися в разных потенциальных ямах. При коэффициенте заполнения n=3 (каждый муаровый атом в сверхрешетке содержит три электрона) обнаружено, что кулоновские взаимодействия приводят к образованию так называемой «вигнеровской молекулы». Кроме того, при определенных обстоятельствах (т.е. если их размер сопоставим с периодом муара) показано, что эти вигнеровские молекулы могут образовывать уникальную структуру, известную как возникающая решетка Кагоме. В ближайшем будущем исследователи планируют изучить квантовый фазовый переход между вигнеровскими электронными твердыми телами и электронными жидкостями.

Трансформации между скирмионами и антискирмионами при наличии температурного градиента с магнитным полем

В эксперименте, который может помочь в разработке новых устройств спинтроники с низким энергопотреблением, учёные из RIKEN и его коллеги использовали тепло и магнитные поля при комнатной температуре для создания преобразований между спиновыми текстурами — магнитными вихрями и антивихрями, известными как скирмионы и антискирмионы — в тонком пластинчатом монокристалле. Обнаружено, что когда к кристаллу прикладывался температурный градиент одновременно с магнитным полем (при комнатной температуре), антискирмионы внутри него превращались сначала в атопологические пузыри — своего рода переходное состояние между скирмионами и антискирмионами — а затем в скирмионы (поскольку градиент температуры увеличился). Затем они оставались в стабильной конфигурации как скирмионы, даже когда термический градиент был устранен.

Синхронизация фаз скручивания в двумерных материалах

Группа китайских исследователей использовала новую теорию, чтобы изобрести новый тип ультратонкого оптического кристалла с высокой энергоэффективностью, заложив основу для лазерных технологий следующего поколения. Созданный твист-нитрид бора (TBN) толщиной микрона является самым тонким оптическим кристаллом, известным в настоящее время в мире. По сравнению с традиционными кристаллами той же толщины его энергоэффективность повышена в 100–10 000 раз. "то достижение является оригинальной инновацией Китая в теории оптических кристаллов и создало новую область создания оптических кристаллов из двумерных тонкопленочных материалов легких элементов. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Созданы гигантские молекулы трилобита Ридберга

Из-за волновой природы электрона множественные столкновения в этих молекулах приводят к интерференционной картине, похожей на трилобит. Более того, длина связи молекулы равна длине ридберговской орбиты — намного больше, чем у любой другой двухатомной молекулы. А поскольку электрон так сильно притягивается атомом в основном состоянии, постоянный электрический дипольный момент чрезвычайно велик: более 1700 Дебая. Чтобы наблюдать эти молекулы, ученые разработали специальный вакуумный аппарат, способный создавать эти хрупкие молекулы при сверхнизких температурах.

Открыты новые квантовые фазы в низкоразмерных полярных системах

Известно, что квантовые флуктуации, вызванные нулевыми фононными колебаниями, предотвращают возникновение полярных фаз в объемных зарождающихся сегнетоэлектриках вплоть до нуля градусов Кельвина. Однако мало что известно о влиянии квантовых флуктуаций на недавно обнаруженные топологические закономерности в сегнетоэлектрических наноструктурах. Исследователи показали, как квантовые флуктуации влияют на топологию нескольких диполярных фаз в ультратонких сегнетоэлектрических оксидных пленках. Обнаружено, что квантовые флуктуации создают квантовую критическую точку, отделяющую решетку гексагональных пузырьков от жидкоподобного состояния, характеризующегося спонтанным движением, созданием и уничтожением полярных пузырьков при очень низких температурах. Кроме того, квантовые флуктуации могут вызывать новые квантовые фазы, и эти фазы проявляют обычные свойства, такие как отрицательное пьезоэлектричество.

Первые экспериментальные доказательства присутствия хопфионов в кристаллах

Скирмионы представляют собой двумерные, напоминающие вихревые струны, а хопфионы представляют собой трехмерные структуры внутри объема магнитного образца, напоминающие замкнутые, скрученные струны скирмионов, имеющие в простейшем случае форму бублика. Несмотря на обширные исследования последних лет, о прямом наблюдении магнитных образований сообщалось только в синтетических материалах. Данная работа является первым экспериментальным подтверждением таких состояний, стабилизированных в кристалле пластин FeGe типа B20 с помощью просвечивающей электронной микроскопии и голографии. Полученные результаты открывают новые области экспериментальной физики: идентификацию других кристаллов, в которых хопфионы стабильны, изучение того, как хопфионы взаимодействуют с электрическими и спиновыми токами, динамику хопфионов и многое другое.

Продемонстрирован новый тип ферромагнетизма с совершенно другим расположением магнитных моментов

В ETH в Цюрихе группа исследователей под руководством Атача Имамоглу из Института квантовой электроники и Юджина Демлера из Института теоретической физики обнаружила новый тип ферромагнетизма в искусственно созданном материале, в котором выравнивание магнитных моментов происходит совершенно по-другому. Недавно они опубликовали свои результаты в журнале Nature.

Загадка эффекта Кондо решена с помощью искусственного атома и одномерной проволоки

Команда физиков из Кёльнского университета решила давнюю проблему физики конденсированного состояния: они непосредственно наблюдали эффект Кондо, видимый в одном искусственном атоме. В прошлом это не удавалось успешно делать, поскольку магнитные орбитали атомов обычно невозможно наблюдать напрямую с помощью большинства методов измерения. Группа физиков использовала новую технику для наблюдения эффекта Кондо на искусственной орбитали внутри одномерной проволоки, плавающей над металлическим листом графена. О своем открытии они сообщают в статье «Модулируемое кондо-экранирование вдоль границ магнитных зеркальных двойников в монослое MoS₂», опубликованной в журнале Nature Physics.

Появление спиновой микроэмульсии в бозе-эйнштейновских конденсатах со спин-орбитальной связью

В новом исследовании учёные из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) сообщили об открытии спиновой микроэмульсии в двумерных системах спинорных бозе-эйнштейновских конденсатов. Открытие проливает свет на новый фазовый переход, характеризующийся потерей сверхтекучесть, сложные псевдоспиновые текстуры и появление топологических дефектов. Было применено передовое теоретико-полевое моделирование (FTS) для исследования перехода низкотемпературной полосовой фазы со сверхтвердыми характеристиками. При повышении температуры фаза превращается в спиновую микроэмульсию. В фазе спиновой микроэмульсии атомы самоорганизуются на основе своих внутренних спиновых состояний, подобно образованию микроэмульсий в жидкостях. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.