Исследователи обнаружили необычное увеличение проводимости материала на миллиард процентов под воздействием магнитного поля. Международная группа физиков сообщила об открытии нового квантового состояния. Исследование выявило петлевые токи, протекающие по краям октаэдрических ячеек в кристалле из марганца, кремния и теллура, которые увеличивают проводимость материала в миллионы раз. Открытие поможет в создании новых квантовых устройств и сверхпроводников.

Материал представляет собой сплав марганца, кремния и теллура, который имеет форму восьмиугольных ячеек, расположенных в виде сот и сложенных в листы. Внутри каждой такой «плоскости» электроны могут двигаться по кругу вокруг октаэдрической ячейки. В отсутствии магнитного поля электроны движутся как по часовой, так и против часовой стрелки. В результате материал выступает в качестве изолятора. Свойства сплава меняются при приложении магнитного поля перпендикулярно поверхности «листа» из сот. Такое воздействие приводит к формированию однонаправленного «потока» электронов и увеличению проводимости на семь порядков.

Исследователи также обнаружили, что «активировать» сверхпроводимость в этом материале можно при помощи электрического тока. Но в этом случае процесс превращения изолятора в проводник занимает от нескольких секунд до минут.

Изменение проводимости сплава под воздействием магнитного поля. Изображение: Yu Zhang et al.

Изменение проводимости в ответ на магнитное поле или магнитосопротивление характерно для многих материалов. Но та степень изменения, которую демонстрирует исследуемый сплав, существенно превосходит все известные аналоги. Исследователи полагают, что возможность быстро превращать изолятор в проводник с помощью магнитного поля или медленно менять его свойства с помощью электрического тока пригодится при создании новых устройств.

Ученые продолжат исследовать новое квантовое состояние и искать другие материалы, в которых оно может проявляться.