Naudodami ypatingai stiprų magnetinį lauką ir didelį šaltį (didesnį nei kosminėje erdvėje), McGillo universiteto mokslininkams pavyko aptikti naują medžiagos savybę – joje susiformuoja vadinamasis kvazierdvinis elektroninis kristalas.
Trumpai apie tai, kas laikoma „elektroniniu kristalu“. Vengrų fizikas Eugene'as Wigneris 1934 metais sukūrė teoriją apie tai, jog prie tam tikrų sąlygų medžiaga gali virsti į dvimatį elektroninį kristalą. Eksperimentatoriams šią būseną pavyko sukurti 1990 metais. Tokia elektronų sistema susikuria tarp dviejų medžiagų sandūros esant labai žemai temperatūrai ir sandūros plokštumai stačiu kampu pridėtam ypatingai stipriam magnetiniam laukui. Tokioje būsenoje elektronai gali judėti sandūros plokštumoje, tačiau nesugeba jos palikti.
Taip atrodo dabartinių integrinių lustų paviršiai - šios struktūros sudaro tranzistorių masyvus, kurių dar didesnis mažinimas sukuria kvantinius efektus.
Dabar mokslininkai pranešė, jog pasinaudoję Floridoje esančiu labai stipriu magnetu (turbūt turima galvoje viena iš Nacionalinėje stiprių magnetinių laukų laboratorijos - „High Magnetic Field Laboratory“ - sistemų, kurioje impulsiniai magnetai gali sukurti 45, 60 ir 100 Teslų stiprumo magnetinį lauką) ne tik pakartojo 1990 metų eksperimentą, tačiau žengė dar toliau.
Papildomai medžiagų sandūrą veikiančiam magnetiniam laukui mokslininkai stačiu kampu (kitaip tariant, lygiagrečiai medžiagos sandūros plokštumai) įjungė dar vieną tokio pat stiprumo magnetinį lauką. Tai lėmė naujos elektronų struktūros susiformavimą – mokslininkai ją pavadino kvazierdvine. Eksperimento detalės pateiktos „Nature Physics“ žurnale publikuotame straipsnyje.
„Tai ne visai 3D būsena“, - komentuoja vienas iš darbo autorių Guillaume'as Gervaisas. „Mes susidūrėme su tarpine būsena – visiškai nauju reiškiniu. Tai ta sritis, kurią labai mėgsta teoretikai. Dabar jie laužo galvas ir bando patikslinti savo modelius“.
G. Gervaisas akcentuoja, jog šis atradimas nėra reikšmingas vien tik teoriniu požiūriu. Mat eksperimentams buvo naudojamos puslaidininkinės medžiagos, labai paplitusios integrinių grandynų gamyboje. Tad tokių netradicinių medžiagų būsenų perpratimas ir jų valdymas tampa labai svarbus inžinieriams, projektuojantiems naujus integrinius grandynus praktiškai ties riba, kur keičiasi įprastinės fizikinės medžiagų savybės - mažinant grandynų matmenis, nuo tam tikro lygio ima reikštis kvantiniai efektai, kuomet elektronai sąveikauja kolektyviniu būdu – tuomet įprastiniai loginiai lygiai „1“ ir „0“ netenka savo prasmės.
Tad naujos būsenos atradimas – dar vienas svarbus klausimas fizikams apie medžiagų savybes, atsirandančias netradicinėse sąlygose. Jų supratimas ir valdymas gali duoti naujus postūmius elektronikos pramonėje – konkrečiai integrinių lustų gamyboje ir, aišku, kitose panašiose srityse.
Kol kas dar neaišku, kaip kvazierdvinė elektronų kristalo struktūra keičia pačias medžiagos fizines savybes ir ar tai bus kada nors pritaikyta praktiškai.
