Samonabíjecí počítače mohou umožnit daleké vesmírné lety.
Vědci z Kalifornské univerzity v Irvine (UCI) objevili nový stav hmoty v materiálu syntetizovaném v jejich laboratořích. Jedná se o průlom, který může předefinovat hranice kvantového výpočtu a dobývání vesmíru a umožnit vytvoření efektivnějších počítačů odolných proti radiaci , které budou potenciálně schopné fungovat v extrémních podmínkách hlubokého vesmíru.
Objev, publikovaný v časopise Physical Review Letters , popisuje dosud nepozorovanou kvantovou fázi, ve které se elektrony a jejich protějšky, známé jako „díry“, spontánně spojují do párů a vytvářejí exotické stavy zvané excitony.
Profesor Louis A. Hauré, hlavní autor studie a zaměstnanec katedry fyziky a astronomie Kalifornské univerzity v Irvine, vysvětluje neobvyklost toho, že se tyto částice otáčejí v jednom směru a vytvářejí jedinečnou strukturu . „Je to, jako by voda kromě kapalného, ledového a plynného skupenství měla ještě čtvrté, dosud neznámé skupenství,“ říká Haule. „Kdybychom ji mohli držet v rukou, vyzařovala by jasné vysokofrekvenční světlo.“
Materiál odpovědný za tento jev, pentatellurid hafnia, byl vyvinut Jin-Yu Liu, vědeckým pracovníkem laboratoře Hauregiho a hlavním autorem článku. Aby potvrdila existenci tohoto kvantového stavu, vystavila skupina sloučeninu působení extrémně silných magnetických polí – až 70 tesla, což je 700krát více než intenzita magnetu na ledničce – v Los Alamos National Laboratory (LANL) v Novém Mexiku.
Klíč k objevu spočívá v neočekávaném chování: při působení magnetického pole schopnost materiálu vést elektřinu prudce klesá. Tento pokles svědčí o přechodu materiálu do nového kvantového stavu , poznamenává Hauregi. Podle fyzika tento jev naznačuje, že informace mohou být přenášeny nikoli prostřednictvím elektrického náboje, jak je tomu v moderních zařízeních, ale prostřednictvím spinu částic, což výrazně sníží spotřebu energie a otevře cestu k elektronice založené na spintronice nebo stabilnějším kvantovým zařízením.
Důsledky však přesahují rámec účinnosti. Na rozdíl od běžných polovodičů je tento materiál odolný vůči záření , což je kriticky důležité pro dlouhé kosmické lety. „ Pokud potřebujeme počítače na Marsu nebo při mezihvězdných cestách, potřebujeme komponenty, které se po mnoha letech vystavení kosmickému záření nezničí,“ zdůrazňuje Hauregi. Společnosti jako SpaceX, která plánuje vyslat lidi na Rudou planetu, by mohly z této technologie těžit, i když výzkumník připouští, že je ještě příliš brzy na to, aby se daly předpovědět všechny oblasti jejího použití.
Vytvoření a charakterizace pentatelluridu hafnia vyžadovaly mezioborové úsilí. Kromě Lu se na projektu podíleli také postgraduální studenti Kalifornské univerzity v Irvine Robert Welser a Timothy McSorley a výzkumník Triet Ho. Mezitím teoretická skupina LANL, kterou tvořili Shizeng Lin, Varsha Subramanian a Awad Saxena, vyvinula modely pro interpretaci výsledků. Experimenty s extrémními magnetickými poli byly provedeny za podpory Lorela Wintera, Michaela T. Pettese (LANL) a Davida Grafa z Národní laboratoře silných magnetických polí na Floridě.
Ačkoli cesta k komerčnímu využití je ještě dlouhá, tento objev představuje důležitý milník ve fyzice materiálů. „Nevíme, jaké dveře to otevře,“ přiznává Hauregi, „ale je to nové území a to je vždy vzrušující.“ Zatímco kosmický průmysl a kvantové výpočty tento objev pozorně sledují, pentatellurid hafnia se stává kandidátem na řešení dvou největších technologických úkolů století: energetické účinnosti a přežití ve vesmíru .
