Wissenschaftler der University of California, Irvine (UC Irvine) haben einen neuen, bisher nur theoretisch vorhergesagten Zustand der Quantenmaterie experimentell nachgewiesen. Diese Entdeckung, die in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht wurde, könnte die Entwicklung zukünftiger Technologien maßgeblich beeinflussen, insbesondere im Hinblick auf Computer, die auch unter extremen Bedingungen wie starker Weltraumstrahlung zuverlässig funktionieren.
Der neuartige Zustand wurde in Hafniumpentatellurid (HfTe5) unter Einwirkung extrem starker Magnetfelder von bis zu 70 Tesla beobachtet. Unter diesem Einfluss veränderte das Material seine Eigenschaften und trat in eine neue Phase ein, in der Elektronen und die von ihnen hinterlassenen „Löcher“ Paare bilden, sogenannte Exzitonen. Das Besondere an diesem Zustand ist, dass die Elektronen und Löcher im gleichen Spin rotieren (Spin-Triplet-Zustand). Diese Exzitonenflüssigkeit verhält sich kohärent, ähnlich einem Supraleiter. Diese Entdeckung hat erhebliche technologische Aussichten, insbesondere im Bereich der Spintronik, die den Elektronenspin anstelle der Ladung für den Informationstransport nutzt. Dies könnte zu Geräten führen, die schneller, kompakter und energieeffizienter sind als heutige elektronische Schaltungen. Darüber hinaus ist dieser neue Zustand bemerkenswert unempfindlich gegenüber Strahlung, was ihn für den Einsatz im Weltraum prädestiniert. Kosmische Strahlung kann herkömmliche elektronische Komponenten stark beschädigen, doch dieses Material könnte dieser Strahlung standhalten und so autonome und langlebige Computer für anspruchsvolle Weltraummissionen ermöglichen.
Professor Luis A. Jauregui von der UC Irvine beschreibt die Entdeckung als einen einzigartigen Fortschritt: „Es ist etwas völlig Neues. Wenn wir es in den Händen halten könnten, würde es ein helles Licht mit hoher Frequenz ausstrahlen.“ Obwohl dieser neue Materiezustand derzeit unter extremen Bedingungen beobachtet wird, markieren solche Entdeckungen oft die ersten Schritte für Strukturen, die unsere Beziehung zur Technologie revolutionieren könnten. Die Erforschung exotischer Materialien bleibt ein fruchtbares Feld für zukünftige Durchbrüche, nicht nur in der Computertechnologie, sondern auch in den Bereichen Energie, Kommunikation und Weltraumforschung.