Исследователи UCLA работали с дисульфидом тантала — материалом из чрезвычайно тонких атомных слоёв. При сильном охлаждении его электроны перестают двигаться независимо и образуют упорядоченную структуру — так называемую волну плотности заряда.
Проблема в том, что обычно это состояние сохраняется только при очень низкой температуре — примерно до минус 93 °C.
Учёные поместили между слоями дисульфида тантала молекулы аргинина. Получился своеобразный многослойный сэндвич: атомный слой материала — два слоя аминокислоты — следующий атомный слой. И система неожиданно сохранила упорядоченное электронное состояние уже при 330 кельвинах — около +57 °C. Две другие аминокислоты такого эффекта не дали.
Расчёты показали, что дело, вероятно, не в какой-то особой «биологической силе» аргинина. Его размер, форма и распределение электронов просто очень удачно подошли к кристаллической решётке дисульфида тантала. Молекула встроилась в неё почти как деталь пазла и сделала квантовое состояние устойчивее к тепловым колебаниям.
Самое интересное здесь даже не конкретный аргинин. До сих пор квантовые материалы чаще пытались настраивать, меняя их химический состав, давление или структуру. Теперь появляется ещё один путь: вставлять между атомными слоями органические молекулы и с их помощью буквально проектировать нужные свойства.
Авторы уже говорят о возможных применениях в энергоэффективной памяти и других устройствах, использующих коллективные квантовые состояния.
А началось всё с молекулы, которую природа давно использует для совсем других задач. Иногда у жизни можно позаимствовать не готовое решение, а форму.
