Fizikanët kanë vëzhguar një lloj të ri të çuditshëm kalimi në kristalet elektronike

Siç na mëson shkenca bazë, ndryshimet në temperaturë mund të rezultojnë në kalime fazore në materiale – si kur uji ngurtësohet si akulli në të ftohtin e ngrirë.

Megjithatë, në disa raste temperatura që shkakton ndryshimin është e ndryshme në varësi të faktit nëse materiali po ftohet apo po ngrohet. Kjo njihet si një lak histeresis dhe studiuesit mendojnë se kanë zbuluar një shembull të çuditshëm dhe krejtësisht të ri të këtij fenomeni.

Nuk është një tranzicion që ka të ngjarë ta shihni në jetën e përditshme, që kërkon një përbërës të ngurtë kristalor me shtresa të quajtur EuTe4, diapazon të madh temperaturash dhe një pistë kilometrike për shkrepjen e grimcave të ngarkuara me lëvizje të shpejtë, të vendosura për të krijuar dritë të shkëlqyer lazer.

Nëpërmjet një organizimi të tillë laboratori, shkencëtarët vunë re se laku i histerezës për EuTe4 mbulonte një interval gjigant të temperaturës prej të paktën 400 Kelvins – shumë më tepër se diapazoni i zakonshëm për një trup të ngurtë kristalor si ky, i cili zakonisht do të ishte maksimumi në dhjetëra Kelvin. .

“Ky zbulim tërhoqi menjëherë vëmendjen tonë dhe karakterizimi ynë i kombinuar eksperimental dhe teorik i EuTe4 sfidon mençurinë konvencionale mbi llojin e tranzicioneve histeretike që mund të ndodhin në kristale,” thotë fizikani Baiqing Lyu nga Instituti i Teknologjisë në Massachusetts (MIT).

Hulumtimi u bë gjithnjë e më kurioz prej andej. Nuk kishte asnjë ndryshim në strukturën elektronike ose grilë në material në të gjithë gamën e temperaturës që u mat, gjë që përsëri nuk është se si duhet të funksionojnë tranzicionet fazore në kristale.

Ndërsa janë ditët e para për këtë zbulim, ekipi ka disa ide rreth asaj që mund të ndodhë: mënyra e veçantë e renditjes së elektroneve në EuTe4 shkakton formimin e një kristali elektronik sekondar dhe mund të ndodhë që ndërsa kjo shtresë e dytë lëviz dhe zhvendoset, krijon konfigurime të ndryshme në ciklin e histerezës.

Eksperimentet e mëtejshme treguan se studiuesit ishin në gjendje të ndryshonin ndjeshëm rezistencën elektrike të materialit duke i ftohur ose ngrohur kristalet – një tjetër tregues i diçkaje të çuditshme dhe të papritur që po ndodhte.

“Ky vëzhgim na tregon se vetia elektrike e materialit ka disi një kujtesë të historisë së tij termike dhe mikroskopikisht vetitë e materialit mund të ruajnë tiparet nga një temperaturë e ndryshme në të kaluarën,” thotë fizikani Alfred Zong nga MIT.

“Kjo “memorie termike” mund të përdoret si një regjistrues i përhershëm i temperaturës.”

Kjo hap një mori të tërë mundësish. Një nga mënyrat se si kjo mund të përdoret nga shkencëtarët është të matin rezistencën elektrike të EuTe4 në temperaturën e dhomës, dhe prej andej të nxjerrin temperaturën më të ftohtë ose më të nxehtë që materiali ka përjetuar më parë, për shkak të kësaj ‘memorie termike’.

Sipas ekipit, puna e bërë këtu mund të zgjerohet më tej për të parë trupat e tjerë të ngurtë dhe se si ato ndryshojnë kur ekspozohen ndaj intervaleve ekstreme të temperaturës. Mund të jetë veçanërisht premtuese për sa i përket marrjes së më shumë kontrollit mbi materialet e përdorura në ndërprerës dhe memorie në kompjuterë.

Megjithatë, së pari, nevojiten kërkime të mëtejshme. Studiuesit dyshojnë se ka më shumë për të zbuluar përtej gamës 400 Kelvin – kjo ishte thjesht aq larg sa vendosja e tyre do t’i lejonte ata të shkonin. Pas më shumë analizave, histereza mund të kontrollohet edhe me mënyra të tjera përveç ndryshimit të temperaturës.

“Qëllimi tjetër është të mashtrojmë EuTe4 në një gjendje tjetër rezistente pasi të shkëlqejë një dritë e vetme, duke e bërë atë një ndërprerës elektrik ultra të shpejtë që mund të përdoret, për shembull, në pajisjet kompjuterike”, thotë fizikani Nuh Gedik nga MIT.