На сайте Phys.org размещена интересная публикация "Quantum materials: Electron spin measured for the first time".

Международной исследовательской группе впервые удалось измерить спин электрона в материи — то есть кривизну пространства, в котором живут и двигаются электроны — в «материалах кагомэ», новом классе квантовых материалов.

Полученные результаты могут коренным образом изменить способ изучения квантовых материалов в будущем, открыв дверь для новых разработок в области квантовых технологий с возможным применением в различных технологических областях - от возобновляемых источников энергии до биомедицины, от электроники до квантовых компьютеров.

Благодаря передовым экспериментальным методам, используя свет, генерируемый ускорителем частиц - синхротроном, и благодаря современным методам моделирования поведения материи, ученые смогли впервые измерить вращение электрона, связанное с концепцией топологии.

Если мы возьмем два объекта, таких как футбольный мяч и пончик, мы заметим, что их конкретные формы определяют разные топологические свойства, например, потому что у пончика есть дырка, а у футбольного мяча — нет. Аналогичным образом на поведение электронов в материалах влияют определенные квантовые свойства, которые определяют их вращение в материи, в которой они находятся, подобно тому, как траектория света во Вселенной изменяется под влиянием звезд, черных дыр, темных материя и темная энергия, искривляющие время и пространство.

Хотя эта характеристика электронов известна уже много лет, до сих пор никому не удавалось непосредственно измерить этот «топологический спин». Сейчас исследователи использовали особый эффект, известный как «круговой дихроизм» - особую экспериментальную технику, которую можно использовать только с синхротронным источником. В ней используется способность материалов поглощать свет по-разному в зависимости от их поляризации.

Исследователи-теоретики группы использовали сложное квантовое моделирование, возможное только с использованием мощных суперкомпьютеров, и таким образом направляли своих коллег-экспериментаторов к конкретной области материала, где можно было измерить эффект кругового дихроизма.

Ученые особенно сосредоточились на «материалах кагомэ (kagome)», классе квантовых материалов, которые обязаны своим названием их сходству с плетением переплетенных бамбуковых нитей, из которых состоит традиционная японская корзина (которая действительно называется «кагомэ»). Эти материалы произвели революцию в квантовой физике. И полученные результаты могут помочь нам узнать больше об их особых магнитных, топологических и сверхпроводящих свойствах.

Ссылка на статью в свободном доступе: D. Di Sante et al. Flat band separation and robust spin Berry curvature in bilayer kagome metals, Nature Physics (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-02053-z