I ett nyligen publicerat open-access-papper i tidningen Naturvetenskapliga rapporter , forskare rapporterade observation av ett rumstemperaturkondensat av optiska fononer, kallas ett Bose-Einstein (B-E) kondensat.

"Vi förutsade inte detta B-E-kondensat i vår modell. Detta är en helt ny observation, "sa Alexander" Sasha "Balatsky från Los Alamos National Laboratory, en medförfattare på pappret med ett forskargrupp från Air Force Research Laboratory, Pennsylvania State University, Los Alamos National Laboratory och Nordita Center for Quantum Materials, KTH, KTH och Stockholms universitet.

Det nya ämnet kan vara användbart för fononbaserade kvantdatorer, och det kan också belysa de förutsättningar som krävs för att bilda biologiska Fröhlich -kondensat av kollektiva sätt.

Bose-Einstein-kondens (BEC) är ett fascinerande fenomen, en som härrör från kvantstatistik för identiska partiklar med ett heltalssnurr, kallas bosoner. Ibland kallas materiens femte tillstånd, det förutspåddes ursprungligen 1924 av Albert Einstein och Satyendra Nath Bose. I en BEC, materia slutar bete sig som oberoende partiklar, och kollapsar till ett enda kvanttillstånd som kan beskrivas med en enda vågfunktion. Vanligtvis förekommer detta fenomen för utspädda atomångor och endast vid extremt låga temperaturer.

BEC innebär bildandet av ett kollektivt kvanttillstånd om partikeltätheten överskrider ett kritiskt värde. För kvasipartiklar, såsom fononer eller magnoner, BEC kan uppstå vid förhöjda temperaturer, och möjligen också vid rumstemperatur, enligt detta experiment, eftersom deras densitet ökar med temperaturen.

För observation av detta fenomen, forskarna använde atomiskt tunna ark volfram diselenid, en tvådimensionell halvledare, som stöddes av en liten densitet av molekyler, som ett tunt membran på isolerade pelare.

Genom att använda kvanttunnel av elektroner till vibrerande ytatomer, fononkondensatsvängningar observerades på atomskala. "Kondensatdropparna bildas i 2-D-monoskiktet i WSe2, "sa Igor Altfeder, från Air Force Research Laboratory (AFRL/UTC), ledande forskare på projektet "De molekylära pelarna underlättar skapandet av kondensat i WSe2 med hjälp av förbättrade fonon-fonon-interaktioner."

Kondensatet observerades med ett skanningstunnelmikroskop, och det visade sig i form av små droppar, vars radie är flera nanometer, utvecklas kring de stödjande molekylära pelarna. Författarna förklarar att varje pelare fungerar som ett synkroniseringsmedel och får fononerna inuti volfram -diselenid -atomarket att synkronisera sina oscillationsfaser, i nära analogi med synkronisering av flera atomur, därmed skapas BEC.