В заявлении ФКУП поясняет, что новыми трехмерными (3D) материалами являются полуфабрикаты Dirac-Weyl - набор синтетических кристаллов, произведенный в лаборатории, электронные свойства которых могут позволить использовать их "в компьютерах будущего".
"Эти кристаллы являются трехмерными и представляют собой редкую характеристику: электроны, которые ведут себя так, как будто у них нет массы", - поясняет учреждение.
Материалы, которые считаются "более прочными, чем графен", могут стать нечувствительными к случайным условиям, таким как наличие примесей.
Цитируемый в документе Жуан Педру Пиреш, исследователь FCUP, говорит, что эта "редкая" характеристика имеет "множество последствий для электропроводности", так как они являются "чрезвычайно хорошими проводниками".
"Первые теоретические исследования были сделаны в предположении, что кристалл идеально подходит". То же самое произошло с графеном, но в 2014 году впервые был поставлен вопрос о том, изменится ли физика электронов, когда кристаллы будут иметь дефекты, как это известно в реальных образцах графена", - говорит он.
Чтобы ответить на такие вопросы, как превращают ли несовершенства в кристалле этот полуметалл в обычный металл или же производимые примеси разрушат электронные характеристики в этих материалах, исследователи начали исследование в 2019 году.
Именно в Университете Центральной Флориды (США), где португальский исследователь был в рамках своей докторской диссертации и где были обнаружены эти материалы, началось теоретическое исследование.
В рамках исследования, опубликованного в американском журнале "Physical Review Research", исследователи пришли к выводу, что эти полупроводниковые металлы "нестабильны к беспорядку" и что существует "экспоненциально небольшое изменение, которое превращает их в нормальные металлы в присутствии примесей".
Для этого "фундаментальным" является использование программного обеспечения QuantumKITE, разработанного в 2018 году двумя исследователями FCUP, которое позволяет эффективно моделировать квантовое вещество.
Теперь вопрос заключается в том, является ли "уровень малости эффекта релевантным или нецелесообразным" для применения данного типа материалов в новых квантовых технологиях.
В этом смысле следующим шагом исследования является изучение влияния различных моделей дефектов с целью "направлять оптимизацию производства этих материалов с учетом возможных ограничений их технологического применения".
"Если основная проблема заключается только в примесях, то исследователи могут использовать более чистое помещение для производства этих кристаллов", - поясняет Жуан Педру Пиреш, добавляя, что одной из проблем, связанных с квантовыми компьютерами, является их "большая чувствительность" к температуре и примесям.
Такая чувствительность также может быть применена к новым типам датчиков, таким как инфракрасное излучение или сверхбыстрые лазерные компоненты, где этот фактор приобретает большое значение.
Начиная с 2019 года, исследование, недавно опубликованное, объединило исследователей из Университета Минхо, Университета Йорка (Англия), Университета Центральной Флориды (США), Университета Твенте (Нидерланды) и Университета Сабанчи-Тулса (Турция).