Ученые-физики Дальневосточного федерального университета совместно с коллегами из Дальневосточного отделения Российской академии наук и Университета Токио (Япония) синтезировали первый квантовый металл. Уникальный двумерный материал обладает изолирующими и сверхпроводящими свойствами, при этом способен сохранять свойства нормального металла. Результаты исследования опубликованы в престижном международном научном журнале «2D Materials».

Международная группа ученых создала материал, который представляет собой двойной слой атомов таллия на монокристаллической подложке кремния. Этот двумерный металл при температурах ниже 0.96 K (или –272 °C) переходит в сверхпроводящее состояние, при воздействии сильного магнитного поля становится изолятором, а в магнитном поле промежуточной величины — квантовым металлом.

Как объяснил участник исследования, заведующий кафедрой физики низкоразмерных структур Школы естественных наук ДВФУ, член-корреспондент РАН Александр Саранин, экспериментальное наблюдение такого необычного состояния вещества представляет интерес для решения принципиальной проблемы фундаментальной науки — возможности существования нормального металлического состояния в двух измерениях.

— Более трех десятилетий не утихает научная дискуссия о том, что произойдет с двумерной электронной системой — двумерным металлом при приближении к абсолютному нулю температуры: останется ли она металлом и будет ли проводить электрический ток? Эксперименты показали, что помимо перехода в изолирующее или сверхпроводящее состояние двумерная система может оставаться нормальным металлом. Это необычное состояние было названо квантовым металлом или Бозе-металлом. Именно такой материал нам удалось синтезировать и изучить его электронные свойства, — сообщил Александр Саранин.

Получение уникального результата стало возможным благодаря трехстороннему сотрудничеству ДВФУ, Института автоматики и процессов управления ДВО РАН и Университета Токио. В работе приняли участие российские ученые: Александр Саранин, профессор Андрей Зотов, Дмитрий Грузнев, Леонид Бондаренко, аспирантка Александра Тупчая, а также их иностранные коллеги: профессор Сюдзи Хасегава и аспирант Сатору Ичинокура из Университета Токио.