Квантово-газовая микроскопия трехкомпонентных систем Хаббарда

Сверххолодные атомы часто используются для построения систем, напоминающих те, что встречаются в физике твердого тела (фермионные атомы играют роль электронов в твердом теле). Эта система уникальна тем, что реализует модель Хаббарда, которая является одной из важнейших моделей для описания взаимодействия фермионов на решетке. Такой подход считается особенно перспективным для понимания высокотемпературной сверхпроводимости. Используя микроскоп для квантовых газов, впервые команда физиков из Германии, Таиланда, Индии, Китая и США создала в лабораторных условиях трехкомпонентную систему Хаббарда с регулируемыми взаимодействиями. Исследование, опубликованное в журнале Science, закладывает важную основу для будущих квантовых симуляций в ядерной физике и материаловедении.

Геометрически обусловленные топологические хиральные фермионы в аморфных хиральных металлах

Благодаря валентности и частично перекрывающимся электронным состояниям проводимости, полуметаллы занимают промежуточное положение между металлами и изоляторами по проводимости. Топологические полуметаллы (TSM) отличаются электронными свойствами, защищенными геометрической структурой их электронных волновых функций, что делает их устойчивыми к разрушению и представляет собой перспективную площадку для квантово-электронных исследований. Хиральные TSM существуют в двух вариантах: с хиральностью кристаллической решетки или без неё. В данной работе показано, что хиральность кристаллической решетки служит регулируемым механизмом для генерации идеальных фаз TSM. Работа опубликована в журнале Physical Review Materials и оспаривает устоявшееся мнение о том, что разупорядоченность неизбежно разрушает металлические топологические состояния.

Прямая визуализация поля напряжений вокруг дислокации в алмазе подтверждают теорию кристаллического напряжения, существовавшую 80 лет

Впервые японские исследователи напрямую картировали несколько компонентов поля напряжений, окружающего дефект атомного масштаба в кристаллической структуре алмаза. Группа под руководством Токуйюки Терадзи из Национального института материаловедения Японии добилась этого результата, используя азотно-вакансионные центры (NV) в алмазе, спиновые состояния которых по-разному реагируют на напряжение в зависимости от их ориентации относительно поля напряжений. Опубликованная в журнале Applied Physics Letters методика подтверждает теорию 80-летней давности о распределении миниатюрных полей напряжений в алмазе.

Электрическое управление наведенным магнетизмом в воздухоустойчивом двумерном полупроводнике

Учёные из Национального университета Сингапура (NUS) в сотрудничестве с учеными из учреждений Швейцарии, Чехии и Германии продемонстрировали способ введения магнетизма в изначально немагнитный двумерный (2D) полупроводник и последующего управления его магнитными свойствами с помощью электрического напряжения. Результаты, опубликованные в журнале Science Advances, создают новую платформу для исследования электрически управляемого магнетизма в атомарно тонких материалах, что может иметь потенциальное значение для будущих спинтронных технологий.

Соединение урана, известное с 1960-х годов, демонстрирует скрытую спиральную структуру с необычными магнитными свойствами

Учёные из Техасского университета в Далласе обнаружили необычную атомную структуру в материале на основе урана, которая придает ему редкое сочетание магнитных свойств (была обнаружена ранее неизвестная хиральная сверхрешетка в кристалле оксителлурида урана UOTe). Это открытие может дать новые возможности для разработки передовых электронных и компьютерных запоминающих устройств. Работа была опубликована 7 октября в журнале Nature.

Наблюдение нарушения симметрии обращения времени в сверхпроводнике I типа YbSb₂

Симметрия обращения времени гласит, что физическая система ведет себя одинаково независимо от того, идет ли время вперед или назад. Редкие нетрадиционные сверхпроводники нарушают эту симметрию. В этом случае они спонтанно генерируют крошечные внутренние магнитные поля при переходе в сверхпроводящее состояние. До недавнего времени все известные сверхпроводники, обладающие такими свойствами, относились к типу II. Однако в исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, сообщается об открытии сверхпроводника типа I, который также нарушает симметрию обращения времени. Учёные вырастили монокристаллы YbSb₂, материала с атомной структурой, встречающейся как в обычных, так и в нетрадиционных сверхпроводниках. Проверив его поведение в условиях магнитных полей, физики подтвердили, что это сверхпроводник I типа. В отличие от сверхпроводников II типа, которые пропускают магнитные поля внутрь, материалы I типа полностью выталкивают их наружу.

Мультиферроичность при комнатной температуре в гетероструктурах, построенных на силах Ван дер Ваальса

Мультиферроики — это материалы, которые одновременно демонстрируют два или более ферроидных порядка — стабильные конфигурации физических свойств, которые можно переключать с помощью внешнего воздействия. Эти материалы полезны для разработки различных технологий, включая энергонезависимые маломощные запоминающие устройства, спинтронные устройства, миниатюрную электронику, нейроморфное оборудование, датчики и магнитоэлектрические устройства. Ключевое преимущество мультиферроиков заключается в возможности соединения различных ферроидных порядков, что, например, позволяет инженерам изменять магнитные свойства с помощью электрического напряжения. Учёные из Университета Мэриленда и других институтов продемонстрировали подход к созданию гетероструктур Ван-дер-Ваальса, проявляющих мультиферроичность при комнатной температуре. Их стратегия, изложенная в статье журнала Science, была успешно использована для создания двумерной мультиферроидной гетероструктуры, в которой магнитные свойства можно регулировать с помощью малых напряжений.

Сосуществование резонансных мод металла и диэлектрика в единой наноструктуре гиперболического материала

Металлические наноструктуры исключительно эффективно концентрируют свет в крошечных объемах, в то время как диэлектрические наноструктуры превосходно накапливают свет с минимальными потерями энергии. Традиционно для объединения этих взаимодополняющих свойств требовались сложные гибридные структуры, в которых смешиваются два оптических режима, что затрудняло их независимое управление. Поэтому достижение обоих типов резонанса в рамках одной наноструктуры без интерференции мод остается серьезной проблемой в нанофотонике, ограничивающей разработку компактных многофункциональных оптических устройств. Для решения этой задачи учёные разработали наноструктуры с использованием природного гиперболического двумерного материала MoOCl₂, который ведет себя как металл вдоль одного кристаллического направления и как диэлектрик вдоль перпендикулярного направления, что позволяет сосуществовать двум принципиально различным резонансным модам в пределах одной наноструктуры. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.

Сильные магнитные поля восстанавливают сверхпроводимость в никелатах

Ученые из Национального университета Сингапура (NUS) в сотрудничестве с Национальной лабораторией Лос-Аламоса в США обнаружили, что класс материалов на основе никеля, известных как никелаты на основе самария (Sm) с бесконечным слоем, могут восстанавливать свои сверхпроводящие свойства в сильных магнитных полях. Это явление может открыть перспективный путь к созданию сверхпроводящих технологий, способных работать в экстремальных магнитных условиях. Работа опубликована в журнале Nature.

Поворот на 2 градуса создает наноразмерную сетку, которая улавливает световую энергию при комнатной температуре

Возможно, вы когда-нибудь пытались сделать снимок экрана компьютера крупным планом и заметили волнообразный, рябящий эффект. Это возникает, когда две тонкие, повторяющиеся сетки перекрываются и слегка смещаются, например, когда пиксельная сетка сенсора вашей камеры перекрывается с пиксельной сеткой экрана. Фотографы знают это как муаровый узор и обычно пытаются от него избавиться. Учёные из Университета Твенте в сотрудничестве с учеными из Утрехта (Бразилия) и Японии специально создали такой узор. Они сложили два листа дисульфида молибдена, полупроводникового кристалла толщиной всего в три атома, и повернули верхний лист на 2 градуса. Полученный узор изменяет взаимодействие материала со светом и повторяется каждые 9 нанометров. Десять тысяч таких повторов помещаются на ширине одного человеческого волоса. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Physics, могут найти применение в сверхмалых источниках света и оптических датчиках.