Используя комбинацию сверхсильных магнитных полей и холода, в 100 раз более сильного, чем в межзвёздном пространстве, экспериментаторы из университета Макгилла (McGill University) получили новое состояние материи — квазитрёхмерный электронный кристалл.

Необычная структура из электронов образовалась в неком полупроводниковом материале, сходном с теми, что используются для создания микросхем. Этот факт открывает заманчивые перспективы для совершенствования электроники, но сначала физикам ещё предстоит разобраться — что же у них получилось.

Краткий экскурс: так называемый двухмерный электронный кристалл был предсказан венгерским физиком Юджином Вигнером (Eugene Wigner) в 1934 году, а на практике его удалось получить в 1990-х. Такая система электронов возникает на границе двух материалов при ультранизких температурах и приложении чрезвычайно сильного магнитного поля перпендикулярно плоскости. При этом электроны могут двигаться в самой плоскости, но не способны выйти из неё.

Теперь исследователи из университета Макгилла, как они сообщают, воспользовались мощнейшим магнитом, работающим во Флориде (очевидно, подразумевается одна из установок National High Magnetic Field Laboratory, в составе которой есть постоянные и импульсные магниты на 45, 60 и даже 100 тесла), чтобы пойти в подобном опыте дальше.

В дополнение к перпендикулярному магнитному полю они приложили к образцу сверхсильное поле в плоскости, в которой образовывался "обычный" двухмерный электронный кристалл.

Взаимодействие его с дополнительным полем приводило к преобразованию кристалла в квазитрёхмерный. (Чему и посвящена статья устроителей опыта в Nature Physics.)

"Это не вполне 3D, — пояснил один из авторов работы Гийом Жерве (Guillaume Gervais). — Мы имеем дело с переходом между состояниями — совершенно новым явлением. Это одна из вещей, которую любят теоретики. Теперь они ломают головы и пытаются скорректировать свои модели".

Также Гийом объяснил, что понимание тонкостей в новом состоянии материи является не только академическим вопросом. Дело в том, что по мере уменьшения размеров микросхем в них начинают проявляться квантовые эффекты: электроны начинают вести себя коллективно, взаимодействовать так, что обычные 0 и 1, отображаемые в цепях этими самыми электронами, — теряют смысл.

Появление квазитрёхмерной системы электронов — один из новых эффектов, который в будущем, быть может, физики научатся приспосабливать под свои нужды, то есть задействовать как-то в необычных полупроводниковых устройствах.

Может, на горизонте очередное переизобретение транзистора?

Заметим, в сверхсильных магнитных полях возможно проявление целого ряда необычных эффектов, скажем, двухмерной сверхпроводимости.