Совместная работа физиков различных институтов США, обнаружила новое квантовое состояние в сплаве, состоящем из магния, кремния и теллура. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Сплав представляет собой кристаллическую структуру, обозначенную как Mn3Si2Te6, и состоит из восьмиугольных ячеек, расположенных в виде сот. Хотя, если смотреть сбоку, он состоит из сложенных друг на друга листов.

Электроны могут свободно перемещаться внутри структуры. Однако из-за хаотичности потока перемещение электронов во многом напоминает движение транспортных средств в пробке, что придает материалу свойства изолятора.

Исследователи были заинтересованы в изучении сплава из-за свойства, которое они заметили ранее. Материал, называемый магнитосопротивлением, проявлял улучшенную проводимость при помещении в магнитное поле.

В случае этого сплава магнитосопротивление было названо колоссальным, поскольку в присутствии магнитного поля он перестает вести себя как изолятор и начинал действовать как проводящий провод.

Исследователи также обнаружили, что колоссальное магнитосопротивление вступало в силу только тогда, когда магнитное поле прикладывалось перпендикулярно сотоподобной поверхности. Хотя это было неверно для магнитосопротивления, наблюдаемого в других материалах, исследователям нужна была новая модель, чтобы объяснить, почему этот сплав ведет себя так.

Физики-теоретики разработали новую математическую модель, в которой они обнаружили, что протекание тока между магнитными ионами марганца запрещено симметрией. Однако расположенные октаэдрически ионы теллура могли переносить токи, когда магнитное поле прикладывалось определенным образом.

Интересно, что исследователи также обнаружили, что материал может переключаться между функциями изолятора и проводника даже при подаче электрического тока. Этот переход, однако, не был мгновенным и мог занять от нескольких секунд до нескольких минут.

Более медленный переключатель - это то, что исследователи заинтересованы использовать для разработки новых приложений в современных управляемых квантовых устройствах, которые могут быть использованы для самых разных целей, начиная от вычислений и заканчивая зондированием, а также коммуникацией.