Wetenschappers zijn altijd op zoek naar de volgende vreemde en wonderbaarlijke substantie, en die hebben ze net gevonden: een boson-gebonden isolator om het zijn technische naam te geven, een nieuwe substantie en, in feite, een geheel nieuwe staat van materie.
Het is een netwerk dat bestaat uit een laag van Wolfraam diselenide en een laag van Wolfraam disulfide Ze zijn op elkaar geplaatst maar niet perfect uitgelijnd.
Deze kleine onbalans creëert wat bekend staat als een Moiré-patroonHier werden enkele interessante eigenschappen onthuld.
Om te begrijpen wat materie kenmerkt, moet je begrijpen wat bosonen en fermionen zijn. Op kwantumniveau worden deeltjes gegroepeerd in twee hoofdtypen: bosonen (krachtdragers zoals fotonen) die dezelfde kwantumtoestand kunnen delen, en fermionen (deeltjes van materie zoals elektronen), die dat niet kunnen. Fermionen zijn meestal gemakkelijker te behandelen.
“Traditioneel hebben mensen het grootste deel van hun inspanningen besteed aan het begrijpen van wat er gebeurt als je veel fermionen samenvoegt,” Hij zegt Fysicus van de gecondenseerde materie Chenhao Jin van de University of California, Santa Barbara (UCSB).
“De hoofdlijn van ons werk is dat we een nieuw materiaal hebben gemaakt van de op elkaar inwerkende bosonen.”
Fermionen hebben ook een kwantumaantal spins met een half geheel getal (bijvoorbeeld 3/2, 5/2), in tegenstelling tot een volledig geheel getal (d.w.z. een geheel getal) spin van bosonen, en hier wordt het interessanter.
Twee fermionen – een negatief geladen elektron en een tegengesteld positief geladen “gat” waar het elektron zich zou kunnen bevinden – kunnen ook worden gecombineerd om een exciton te vormen met een volledig geheeltallige spin, dat ook kan werken als een deeltje.
Met behulp van een op licht gebaseerde techniek, pompspectroscopie genaamd, creëerden en onderzochten de onderzoekers het gedrag van de excitonen in hun systeem – elektronen van wolfraamdisulfide en ‘gaten’ van wolfraamdisulfide.
De wetenschappers merkten op dat de excitonen een bepaalde dichtheid bereikten, aangedreven door sterke interacties, en niet meer konden bewegen. Deze traagheid leidde tot een kristallijne staat die fungeerde als een isolator, een bepaald materiaal en een staat die we nog niet eerder hadden gezien.
“Wat hier gebeurde, is dat we de relatie ontdekten die de bosonen in een zeer geordende staat bracht,” Hij zegt Natuurkundige Richen Xiong, van de Universiteit van Californië
Het team gelooft dat hun aanpak zou kunnen leiden tot de ontdekking van meer bosonische materie in de toekomst, en een verbeterde manier voor alle wetenschappers om bosonen in echte scenario’s te bestuderen in plaats van in kunstmatige systemen.
Als een pas ontdekte stof geen onmiddellijk praktisch gebruik zal vinden, zou je kunnen denken dat het niet zo belangrijk is – maar deze vreemde nieuwe creaties helpen wetenschappers te begrijpen hoe het universum om ons heen in elkaar zit.
Hoewel excitonen in het verleden goed zijn bestudeerd, is wat hier opmerkelijk is de sterke interacties die ze met elkaar hebben en de resulterende eigenschappen – gecreëerd door het moiré-patroonnetwerk en pump-probe-spectroscopie.
We weten dat sommige materialen zeer vreemde eigenschappen hebben. Hij zegt Xiong. “Een van de doelen van de fysica van de gecondenseerde materie is om te begrijpen waarom het zulke rijke eigenschappen heeft en om manieren te vinden om dit gedrag betrouwbaarder te laten lijken.”
Onderzoek gepubliceerd in Wetenschappen.
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
