Международная команда ученых из Ратгерского университета (США) совершила прорыв в материаловедении, создав искусственную структуру из двух веществ, которые ранее считались несовместимыми. Четыре года экспериментов привели к разработке метода, позволяющего соединить атомные слои титаната диспрозия и пирохлориридата в единую систему.
Титанат диспрозия, используемый в ядерных реакторах, обладает уникальными магнитными свойствами — его структура напоминает кристаллическую решетку льда, а спины электронов ведут себя как магнитные монополи. Пирохлориридат, в свою очередь, привлекает внимание ученых необычными электронными и топологическими характеристиками. Оба материала считались «невозможными» для совмещения из-за сложного взаимодействия их квантовых состояний.
Для синтеза структуры ученым пришлось разработать специальный инструмент — Q-DiP (Quantum Feminism Discovery Platform). Установка сочетает инфракрасный лазерный нагрев с прецизионным послойным осаждением атомов, что позволило контролировать процесс при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю.
Полученный материал представляет собой двумерный квантовый «сэндвич», где каждый слой сохраняет свои свойства, но вместе они формируют новую физическую систему. Изучение границы раздела между этими материалами может раскрыть неизвестные ранее квантовые эффекты, полезные для создания устойчивых кубитов или топологических изоляторов.
Профессор Джек Чахалян, руководитель исследования, отметил, что эта работа открывает путь к проектированию искусственных материалов с заданными свойствами. В перспективе подобные структуры могут найти применение в квантовых компьютерах, сверхчувствительных датчиках и новых типах электроники.
Следующий этап — изучение поведения гибридного материала в различных условиях и поиск способов масштабирования технологии для практического использования.