Natuurkundigen ontdekken mysterieuze nieuwe toestand van materie

Nieuw quantummateriaal gloeit, laadt zichzelf op en overleeft in de ruimte

Een materiaal dat z’n eigen stroom kan opwekken, fel licht uitstraalt en bestand is tegen de intense straling van de ruimte. Het klinkt te mooi om waar te zijn, maar onderzoekers van de University of California zijn nu op een compleet nieuwe quantumfase van materie gestuit die dat mogelijk kan maken.

"Het is een nieuwe toestand van materie, vergelijkbaar met hoe water kan bestaan als vloeistof, ijs of damp", zegt natuurkundig hoogleraar Luis Jauregui. "Tot nu toe bestond dit alleen in theorie; niemand had het ooit eerder gemeten."

De ontdekking draait om een mysterieuze quantumtoestand waarin elektronen en hun ‘tegenpolen’, zogeheten gaten, zich spontaan aan elkaar koppelen tot zogenaamde excitonen. Wat dit nog bijzonderder maakt: de deeltjes draaien allemaal dezelfde kant op. "Het is echt iets nieuws. Als we het in onze handen konden houden, zou het oplichten met fel, hoogfrequent licht", aldus Jauregui.

De doorbraak is mede mogelijk gemaakt door een speciaal materiaal, hafniumpentatelluride, ontwikkeld in Jauregui’s lab. Door het bloot te stellen aan een extreem sterk magnetisch veld van maar liefst 70 Tesla (een koelkastmagneet haalt 0,1 Tesla), veranderde het materiaal plotseling van gedrag. "De elektrische geleiding stortte in. Dat betekent dat het in die nieuwe, exotische toestand overging", legt Jauregui uit.

En daar zit de kracht van deze ontdekking: in plaats van elektrische lading kan deze toestand informatie vervoeren via spin, wat veel energiezuiniger is. Bovendien is het ongevoelig voor straling, wat het een droommateriaal maakt voor computers in de ruimte.

"Dit zou zomaar de technologie kunnen zijn die ruimtecomputers eindelijk stralingsbestendig maakt", zegt Jauregui. "Wat er nog allemaal in het vat zit? De toekomst zal het leren."

Bron: Phys.org