Netikėtas radinys kasyklos atliekose
Čilės Atakamos dykumoje, apleistos San Francisco kasyklos atliekų krūvose netoli Sierra Gorda, mokslininkai aptiko natūraliai susiformavusių herbertsmito kristalų, kurių grynumas pranoksta laboratorijoje užaugintas medžiagas. Radinį aprašė Stenfordo universitete dirbęs fizikas Aaronas Breidenbachas, bendradarbiavęs su Čilės tyrėjais iš Universidad de Chile ir Universidad Católica del Norte.
Pasak autoriaus, per kelias paieškas pavyko surinkti bent apie 100 gramų žalių, šešiakampės formos kristalų. Tai mažiausiai dešimt kartų daugiau, nei jam buvo pavykę užauginti laboratorijoje per šešerius metus bandymų.
Kodėl šie kristalai taip svarbūs?
Herbertsmitas laikomas vienu perspektyviausių kandidatų vadinamajai kvantinei sukinio skysčio būsenai tirti. Tai egzotiška medžiagos būsena, kai elektronų sukiniai išlieka stipriai susieti tarpusavyje net labai žemoje temperatūroje, tačiau nesusiformuoja įprasta magnetinė tvarka.
Tokia fizika domina kvantinių technologijų kūrėjus, nes gerai kontroliuojami kvantiniai laisvės laipsniai gali padėti kurti stabilesnius ir geriau skaitomus kvantinius elementus. Dėl to herbertsmitas kartais vaizdžiai lyginamas su potencialiu pagrindu, ant kurio būtų galima statyti ateities kvantinius įrenginius.
Grynumas, kurio trūksta laboratorijoms
Kristalai identifikuoti rentgeno spindulių difrakcijos metodu, o mėginiuose be herbertsmito aptikta ir kitų giminingų mineralų priemaišų, tarp jų atacamito bei cinko paratakamitų. Esminis skirtumas tas, kad natūraliuose kristaluose vario ir cinko santykis, remiantis anksčiau iš tos pačios kasyklos tirtų mėginių duomenimis, yra artimesnis idealiai herbertsmitui būdingai sudėčiai nei daugelyje laboratorinių sintetinių kristalų.
Praktikoje tai reiškia mažiau struktūrinių defektų, kurie laboratorijoje dažnai atsiranda dėl nepageidaujamo vario „įsiterpimo“ į sluoksnius, trikdančius dvimatį magnetizmą. Tyrėjai pabrėžia, kad toks grynumas gali padėti aiškiau atskirti tikrą kvantinį signalą nuo triukšmo, kuris prastesniuose kristaluose kartais nustelbia norimą efektą.
„Natūralių mėginių švara gali būti raktas, leidžiantis daug tiksliau pamatyti, kas iš tiesų vyksta kagomės gardelės magnetizme“, – sakė A. Breidenbachas, apibendrindamas, kodėl šie kristalai gali tapti lūžiu tyrimuose.
Ką tai gali pakeisti kvantinių technologijų lenktynėse?
Laboratorinė herbertsmito auginimo eiga yra ilga ir brangi: vienam gramui gali prireikti savaičių pasirengimo, o pats kristalų augimas gali trukti apie devynis mėnesius. Be to, procesas dažnai nėra efektyvus, todėl didelių, vienalyčių kristalų gauti sudėtinga net pažangiuose universitetų centruose.
Natūralūs Atakamos kristalai, kaip teigiama, gali siekti iki maždaug 20 x 10 milimetrų, o tai svarbu bandant kurti kontaktus su metalais ar puslaidininkiais, reikalingus kvantinių būsenų nuskaitymui ir valdymui. Jei tokie kristalai bus prieinami tyrimams stabiliai ir pakankamais kiekiais, tai gali paspartinti eksperimentus, kurie šiandien stringa dėl medžiagų trūkumo ir nepakankamos kokybės.
„Jei šią medžiagą pavyktų gauti švariai ir pakankamai, ji galėtų tapti kvantinių kompiuterių silicis“, – sakė tyrėjas, aiškindamas metaforą, kurią mėgsta naudoti kalbėdamas apie herbertsmito potencialą.
Ir dar viena istorijos pusė
Kartu mokslininkai atkreipia dėmesį, kad radinys kelia ir aplinkosauginių klausimų. A. Breidenbachas užsimena, jog dalis unikalių mineralinių darinių Atakamoje gali būti naikinami vykdant kasybos darbus, todėl ateityje gali prireikti aiškesnių taisyklių, kaip suderinti pramonę ir mokslui svarbių geologinių objektų apsaugą.
Artimiausi žingsniai, tikėtina, bus išsamesnė kristalų kilmės, jų susidarymo sąlygų ir pakartojamumo analizė, taip pat nepriklausomų laboratorijų matavimai. Nuo jų priklausys, ar Atakamos radinys taps vienkartine sensacija, ar realiu impulsu kvantinių medžiagų tyrimams.
