Ученые впервые зафиксировали вибрации атомов, что открывает путь к ранее недоступной физике
- Исследователи из Университета Мэриленда впервые зафиксировали вибрации отдельных атомов в двумерных материалах, используя технику электронной тихографии.
- Это открытие позволяет экспериментально наблюдать тепловые вибрации и моире фазоны, что может повлиять на развитие электроники и квантовых вычислений.
- Следующим шагом является исследование влияния дефектов в материалах на тепловые вибрации для создания устройств с настраиваемыми характеристиками.
Команда исследователей достигла исторического прорыва, впервые зафиксировав вибрации отдельных атомов с помощью передовой техники микроскопии. Этот успех открывает новые горизонты для изучения квантовых материалов и может повлиять на развитие электроники и квантовых вычислений.
Прорыв совершила команда ученых из Университета Мэриленда, под руководством доцента Ичао Чжана, впервые получили изображение тепловых вибраций отдельных атомов в двумерных материалах, информирует 24 Канал со ссылкой на InterestingEngineering.
Смотрите также Удалось создать "магические состояния", которые сделают квантовые вычисления полезными
Этот прорыв, опубликован в журнале Science 24 июля 2025 года, стал возможным благодаря технике электронной тихографии (ptychography), которая позволила достичь рекордного разрешения – лучше 15 пикометров (1 пикометр равен одной триллионной части метра).
На таких масштабах ученые смогли увидеть размытие, вызванное тепловыми колебаниями атомов, что ранее было недоступно для экспериментального наблюдения.
Иллюстрация экспериментального измерения тепловых колебаний в одном атоме / Фото University of Maryland
Что все это значит?
Тепловые вибрации – это микроскопические движения атомов, которые возникают из-за тепла. Представьте атомы как маленькие шарики, постоянно дрожащие из-за энергии, которую они получают от окружающей среды. Эти движения влияют на свойства материалов, например, на их способность проводить тепло или электричество.
Двумерные материалы, о которых идет речь, – это ультратонкие структуры толщиной всего несколько нанометров (1 нанометр – это миллиардная часть метра), которые активно изучаются для создания новейших электронных и квантовых устройств.
Почему это открытие важно?
Особое внимание ученые уделили так называемым "моим моим фазонам" – специфическим физическим явлениям в скрученных двумерных материалах. Эти фазоны влияют на теплопроводность и электрические свойства, а также на супер проводимость – способность материала проводить ток без сопротивления.
Ранее моире фазоны были лишь теоретическими предсказаниями, но благодаря новой технике их удалось зафиксировать экспериментально. Это открывает путь к более глубокому пониманию того, как устроены квантовые материалы, и как их можно использовать в технологиях будущего.
Ичао Чжан сравнил открытие с расшифровкой скрытого языка атомного движения. По его словам, электронная тихография позволяет видеть эти тонкие вибрации напрямую, что становится мощным инструментом для изучения ранее недоступной физики.
Что дальше?
Следующим шагом для команды ученых станет исследование того, как дефекты и границы в материалах влияют на тепловые вибрации. Это может помочь создавать устройства с настраиваемыми тепловыми, электрическими и оптическими характеристиками – от энергоэффективной электроники до наносенсоров и квантовых компьютеров.
Этот прорыв доказывает, что современные методы микроскопии способны раскрывать новые тайны атомного мира, которые ранее находились исключительно в теоретическом поле. В будущем такие технологии могут стать основой для революционных изменений в науке о материалах и инженерии, позволяя создавать устройства, работающие на грани возможного.