Наука 27 марта 2026

Найден материал, который переключает квантовые состояния по команде

Американские исследователи обнаружили соединение KxNi4S2, которое под действием электрического тока меняет свои электронные свойства.

Материал переходит между двумя состояниями: конусами Дирака, где электроны движутся почти без массы, и плоскими зонами, где они замедляются. Ученым неизвестны другие материалы, способные на такое переключение в одной структуре.

В 2021 году ученые впервые получили соединение KxNi4S2 в рамках проекта по созданию новых сверхпроводников. В структуре этого вещества слои никеля и серы чередуются с прослойками калия. Количество калия можно менять.

Позже исследователи заметили необычное свойство. Если пропустить через материал электрический ток, калий начинает выходить из слоев. Структура перестраивается, форма вещества меняется. Этот процесс обратим, и в результате материал обретает два разных квантовых состояния.

Первое состояние — конусы Дирака. В нем электроны двигаются так, будто у них почти нет массы. Они перемещаются чрезвычайно быстро. Второе состояние — плоские зоны. Здесь электроны замедляются и ведут себя как частицы с большой массой.

Материал превращается в своего рода клапан, который регулирует скорость и направление электронного потока. В современной электронике такой контроль востребован. Устройства, которые могут динамически менять свои свойства, способны работать быстрее и эффективнее.

Авторы открытия подчеркивают, что высокое содержание никеля заставляет атомы этого металла активно взаимодействовать друг с другом. Именно это обеспечивает уникальные свойства материала.

Возможность переключать квантовые состояния в одном веществе может упростить проектирование электроники. Вместо того чтобы комбинировать несколько разных материалов, инженеры смогут использовать один, который сам меняет поведение в реальном времени.

Результаты исследования опубликованы в журнале Matter.