Avastati eksootiline kvantkristall!

Looduses eksisteerib kahte sorti tahkiseid. Ühed neist tekivad vedelike kokku surumisel, teised aga rõhu vähendamisel. Esimene variant on igapäevaelus hästi tuntud, näiteks kuiva jää puhul (loe siit). Teine vairant avaldub näiteks tiheda elektronide kvantvedeliku näol metallides või ioonidena valges kääbuses või neutrontähes.

Nüüd ennustati, et eksisteerib veel kolmaski mateeria vorm, mis kombineerib mõlemad eelmainitud omadused. Ebatavalisi omadusi kätkeb tugevasse elektrivälja asetatud potentsiaalibarjääris olev eksitonide kristall. Eksiton on seotud elektron-auk (elektronkihi vakants) paar tahkises, kirjutab Fyysika.ee.

Kieli Ülikooli teadlastest koosnev töörühm viis uue materjali omaduste avastamiseks läbi ulatuslikke täpseid arvutisimulatsioone. Tulemused avaldatakse ajakirjas Physical Review B, milles seletatakse ühtlasi kahe näiliselt vastuolulise sulamisprotsessi iseloom.

Uue materjali olemust seletab kahe eksitoni vaheliste jõudude olemus. Madalatel rõhkudel eksitonid tõukuvad dipoolmomentide tõttu ja moodustavad kvantvedeliku. Vedelikku kompreseerides toimub kristalliks tahkestumine. Edasine survestamine viib eksitonid sedavõrd lähestikku, et nende elektronide ja aukude leiulained kattuvad ja hakkavad dipoolmomentide jõudusid nõrgestama.

Jõudude nõrgenemise tõttu tekib eksitonide seisulainete kattuvus, mida eksitoni sisesed jõud enam kompenseerida ei suuda – kristall hakkab taas sulama.Teadlased on teinud eksitonkristallide leidmiseks täpseid ennustusi. Eriti hoolikalt on uuritud tsink-seleeni ja gallium-arseniidi kvantpotentsiaalibarjääre. Jääb üle vaid kristallid eksperimentaalselt avastada.

Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!