Наноразмерная техника использует атомные колебания, чтобы показать, как квантовые материалы ведут себя на границах раздела

Автор: Джозеф Э. Хармон , Аргоннская национальная лаборатория.

При использовании метода поверхностно-чувствительной терагерцовой спектроскопии (SSTS) лазерный импульс подается на одну сторону образца из оксида/металла и испускается терагерцовое излучение. По сигналу определяется динамика поверхностного фонона TO1 в оксиде на границе раздела с металлом. Фото: Аргоннская национальная лаборатория

Ученые Аргоннской национальной лаборатории представили новую методику — поверхностно-чувствительную терагерцовую спектроскопию (SSTS), которая помогает исследовать поведение квантовых материалов на границах раздела с другими веществами. Используя лазерные импульсы, метод позволяет выявлять динамику поверхностных фононов на интерфейсах, показывая их уникальные свойства, недоступные в объемных материалах.

Исследования выявили, что особые фононы, такие как TO1, играют важную роль в межфазной сверхпроводимости, которая проявляется только на границе между двумя материалами. Это открытие может привести к созданию новых квантовых технологий, поскольку сверхпроводимость на границах раздела обладает уникальными характеристиками.

Команда преодолела сложности, связанные с изучением границ всего в несколько нанометров, используя терагерцовые частоты, до тысячи раз превышающие диапазон 5G. Полученные результаты свидетельствуют о том, что поведение фононов вблизи границы отличается от поведения в основном объеме, что открывает новые горизонты в исследовании квантовых устройств.

По мнению исследователей, новый метод имеет широкий потенциал для изучения неуловимого квантового поведения, включая магнетизм и сверхпроводимость, что может привести к развитию новых технологий в будущем.