Вчені вперше синтезували двовимірний матеріал із важкими ферміонами. Дослідження опубліковано у журналі Nature.
Хіміки з Колумбійського університету синтезували перший штучний 2D-матеріал з важкими ферміонами — квазічастинками, маса яких на 2-3 порядки перевищує масу електронів у нормальних металах. Створений вченими шаруватий інтерметалевий кристал складається з церію, кремнію та йоду.
CeSiI — це кристал Ван-дер-Ваальса, який можна розділити на шари завтовшки всього кілька атомів. Оскільки середній шар кремнію затиснутий між магнітними атомами церію, дослідники припустили, що цей матеріал матиме цікаві електронні властивості.
За допомогою скануючого тунельного мікроскопа вчені спостерігали особливу форму спектра, характерну для важких ферміонів. Для додаткового підтвердження вчені синтезували немагнітний аналог CeSiI та зважили електрони обох матеріалів. Частинки в кристалі з церію, кремнію та йоду справді були важчими.
У матеріалах із важкими ферміонами або просто у важких ферміонах електрони важать до 1000 разів більше. У таких матеріалах частинки «заплутуються» в магнітних спинах, які уповільнюють швидкість електронів і збільшують ефективну масу. Вважається, що такі взаємодії відіграють важливу роль у низці загадкових квантових явищ, включаючи надпровідність.
Дослідники десятиліттями досліджували важкі ферміони, але й досі їм доводилося використовувати незручні тривимірні кристали. 2D-матеріал, навпаки, можна складати, деформувати та виконувати інші маніпуляції, щоб вивчати квантові ефекти, пов’язані з важкими ферміонами.