اكتشف العلماء حالة جديدة للمادة ذات خصائص مراوانية

حدد الباحثون حالة كمومية جديدة للمادة ذات تيارات مراوانية، مما قد يؤدي إلى ثورة في الإلكترونيات والتقنيات الكمومية. هذا الإنجاز، الذي تم تأكيده من خلال المراقبة المباشرة باستخدام سنكروترون إليترا الإيطالي، يحمل تطبيقات واسعة في أجهزة الاستشعار، والطب الحيوي، والطاقة المتجددة. الائتمان: SciTechDaily.com

حددت مجموعة بحثية دولية حالة جديدة للمادة، تتميز بوجود ظاهرة كمومية تعرف باسم التيار اللولبي.

تتولد هذه التيارات على المقياس الذري عن طريق حركة تعاونية للإلكترونات، على عكس المواد المغناطيسية التقليدية التي تنشأ خصائصها من الخاصية الكمومية للإلكترون المعروفة باسم الدوران وترتيبها في البلورة.

أهمية Chirality

تعتبر اللامركزية خاصية ذات أهمية بالغة في العلوم، على سبيل المثال، من الضروري أيضًا فهمها الحمض النووي. في الظاهرة الكمومية المكتشفة، تم الكشف عن عدم انطباقية التيارات من خلال دراسة التفاعل بين الضوء والمادة، حيث تم استقطاب تيارات مناسبة الفوتون يمكن أن ينبعث إلكترون من سطح المادة بحالة دوران محددة جيدًا.

الاكتشاف الذي نشر في طبيعة، يثري بشكل كبير معرفتنا بالمواد الكمومية، والبحث عن المراحل الكمومية اللولبية، والظواهر التي تحدث على سطح المواد.

التطبيقات والتداعيات المحتملة

يوضح فيديريكو مازولا، الباحث في فيزياء المادة المكثفة بجامعة كا فوسكاري في البندقية ورئيس فريق البحث: “إن اكتشاف وجود هذه الحالات الكمومية قد يمهد الطريق لتطوير نوع جديد من الإلكترونيات التي تستخدم التيارات اللولبية كحاملات معلومات بدلاً من شحنة الإلكترون. علاوة على ذلك، يمكن أن يكون لهذه الظواهر تأثير مهم على التطبيقات المستقبلية القائمة على الأجهزة الإلكترونية الضوئية اللولبية الجديدة، وتأثير كبير في مجال التقنيات الكمومية لأجهزة الاستشعار الجديدة، وكذلك في مجالات الطب الحيوي والطاقة المتجددة.

الاكتشاف والتحقق

ولدت هذه الدراسة من تنبؤ نظري، وقد أثبتت بشكل مباشر ولأول مرة وجود هذه الحالة الكمومية، التي ظلت حتى الآن غامضة ومراوغة، وذلك بفضل استخدام السنكروترون الإيطالي إليترا. وحتى الآن، كانت المعرفة حول وجود هذه الظاهرة مقتصرة في الواقع على التنبؤات النظرية لبعض المواد. إن ملاحظتها على أسطح المواد الصلبة تجعلها مثيرة للاهتمام للغاية لتطوير أجهزة إلكترونية جديدة فائقة الرقة.

قامت مجموعة البحث، التي تضم شركاء وطنيين ودوليين بما في ذلك جامعة كا فوسكاري في البندقية، ومعهد سبين، ومعهد CNR Materials Officina، وجامعة ساليرنو، بالتحقيق في ظاهرة مادة معروفة بالفعل لدى المجتمع العلمي بخصائصها الإلكترونية. ولتطبيقات الإلكترونيات السبينية فائقة التوصيل، لكن الاكتشاف الجديد له نطاق أوسع، كونه أكثر عمومية وقابل للتطبيق على مجموعة واسعة من المواد الكمومية.

وتُحدث هذه المواد ثورة في فيزياء الكم والتطور الحالي للتكنولوجيات الجديدة، بخصائص تتجاوز بكثير تلك التي وصفتها الفيزياء الكلاسيكية.

المرجع: “توقيعات المعدن الحلزوني المداري السطحي” بقلم فيديريكو مازولا، ووجسيتش بريزيسكي، وماريا تيريزا ميركالدو، وأنيتا جوارينو، وكيارا بيجي، وجيل أ. ميوا، ودومينيكو دي فازيو، وألبرتو كريبالدي، وجون فوجي، وجورجيو روسي، وباسكوال أورجياني. سانديب كومار تشالوفادي، شيني بوناثوم شاليل، جيانكارلو باناتشيوني، أنوبام جانا، فنسنت بوليوزيك، إيفانا فوبورنيك، تشانغيونغ كيم، فابيو ميليتو-جرانوزيو، روزالبا فيتيبالدي، كارمين أورتيكس، ماريو كوكو وأنطونيو فيكيوني، 7 فبراير 2024، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-024-07033-8