Учёные впервые напрямую зафиксировали необычное квантовое состояние на границе между одноатомным слоем материала и металлом. Исследование провела команда под руководством Университета Осаки, показав, что взаимодействие электронов в разных материалах способно формировать состояние тяжёлых фермионов.
Для эксперимента специалисты создали высококачественный слой иттербия и меди толщиной в один атом — YbCu₂ — на поверхности медного кристалла.
Тяжёлые фермионы появляются в условиях сильного электронного взаимодействия, из-за которого частицы ведут себя так, словно обладают необычно большой эффективной массой. Подобные состояния связаны с редкими квантовыми явлениями, включая нетрадиционную сверхпроводимость, при которой электрический ток проходит без сопротивления по механизмам, отличающимся от обычных сверхпроводников.
Результаты указывают на возможность целенаправленно создавать и контролировать состояния тяжёлых электронов, сочетая определённые атомные слои с подходящими подложками. На свойства системы могут влиять расположение атомов на границе, задействованные электронные орбитали и муаровые узоры, возникающие при наложении кристаллических решёток. «Следующей нашей целью является создание и управление такими состояниями тяжёлых электронов, что откроет путь к ранее не изученным квантовым состояниям, включая нетрадиционную сверхпроводимость», — сказал старший автор работы профессор Синъити Кимура.
Статья «Формирование межфазных тяжёлых фермионов в двумерной решётке Кондо YbCu₂ на подложке Cu(111)» опубликована 6 октября 2026 года в журнале Communications Materials, сообщает SciTechDaily. Авторами исследования стали Такуто Накамура, Хироки Сугихара, Тосио Миямати, Итон Чэнь, Кайто Нисихара, Рё Итикава, Хирока Ямагути, Рю Юкава, Киёхиса Танака, Юри Хасэгава, Ёсиюки Оцубо, Фумио Комори и Синъити Кимура. Работа выполнена при поддержке Японского общества содействия развитию науки.