Nowy stan materii kwantowej wstrząsnął światem. Wykazuje zaskakującą odporność na promieniowanie

Eksperyment w ekstremalnych warunkach

Kluczem do sukcesu było wytworzenie ultrawysokiego pola magnetycznego. Dopiero w tak ekstremalnych warunkach niektóre materiały ujawniają swoje pełne właściwości. Ludzkość dopiero od stosunkowo niedawna posiada takie możliwości, więc wiele jest jeszcze do odkrycia. W tym przypadku, ze względu na nieoczekiwaną odporność na promieniowanie kosmiczne, badacze mówią o potencjale wykorzystania tych właściwości na potrzeby projektowania elektroniki przyszłości – w szczególności stosowanej na potrzeby realizacji misji kosmicznych.

Czytaj też: Fizycy przepisali magnetyczne DNA materiału. Sądzono, że nigdy się to nie uda

Jak dodaje jeden z ekspertów zaangażowanych w badania, Luis Jauregui, nowy stan skupienia materii, podobnie jak woda, może istnieć jako ciecz, lód lub para. Przewidywania w tym zakresie miały wyłącznie teoretyczny charakter, a teraz doszło do przełomu w poszukiwaniach w świecie rzeczywistym. Stan ten jest szczególnie intrygujący, ponieważ znajdujące się w nim elektrony i ich dodatnio naładowane odpowiedniki (dziury) łączą się w pory, tworząc tzw. ciecz nienewtonowską. Sygnałem przejścia w nowy stan był gwałtowny spadek przewodnictwa elektrycznego materiału. Wspomniany naukowiec twierdzi, że gdyby dało się go trzymać w rękach, to świeciłby wyjątkowo jasnym światłem.

Perspektywy dla elektroniki kosmicznej, czyli jak wykorzystać ten sukces w praktyce?

Największe nadzieje wiąże się z niezwykłą odpornością na promieniowanie. Podczas gdy tradycyjne półprzewodniki ulegają degradacji, nowa stan skupienia materii zachowuje stabilność nawet w wyjątkowo niesprzyjających warunkach. W związku z tym potencjalne zastosowania obejmują projektowanie komputerów przeznaczonych do realizacji długotrwałych misji kosmicznych; elektroniki spinowej stanowiącej alternatywę dla urządzeń opartych na ładunku; instrumentów kwantowych o wyższej od dotychczasowej trwałości, a także systemów komunikacyjnych odpornych na promieniowanie. I nawet jeśli przed światem nauki jeszcze długa droga, zanim ostatnie sukcesy przełożą się na praktyczne zastosowania, to bez wątpienia warto będzie śledzić rozwój sytuacji.

Czytaj też: Zagadka z elektronami w roli głównej rozwikłana po wielu latach. Mechanika kwantowa znowu zaskoczyła

Elektronika spinowa może być szczególnie rewolucyjna, a w zasadzie ewolucyjna, wskazując nowy kierunek rozwoju technologii. Zamiast przesyłania sygnałów za pomocą ładunku elektrycznego, taki materiał może wykorzystywać spin elektronów. To bardzo istotny aspekt z punku widzenia projektowania energooszczędnych technologii, do których można byłoby zaliczyć również urządzenia kwantowe. Dokładne wyniki badań zostały opisane w Physical Review Letters.

Opisane w tej publikacji odkrycie nastąpiło w momencie, gdy firmy kosmiczne intensyfikują przygotowania do załogowych misji międzyplanetarnych. Materiał mógłby rozwiązać problem niszczenia elektroniki w kosmosie. Sami zainteresowani przyznają, że nie są w stanie stwierdzić, jakie dokładnie możliwości pojawią się na horyzoncie. Ta nieco wymijająca odpowiedź jest zarazem dość optymistyczna, szczególnie w erze rosnącej aktywności kosmicznej. W związku z tym elektronika odporna na promieniowanie może stać się kluczowym elementem eksploracji Układu Słonecznego, a kto wie – być może nawet innych układów planetarnych.