به نقل از ام‌آی‌تی نیوز، الکترون‌ها در سراسر یک ماده رسانا همانند مسافرانی که در ساعت اوج شلوغی منهتن سفر می‌کنند، در حرکت می باشند. ذرات باردار امکان پذیر تکان بخورند و به هم برخورد کنند اما در زیاد تر موارد آنها زمان حرکت به سمت جلو، به الکترون‌های دیگر که هر کدام با انرژی خاص خود حرکت می‌کنند، اهمیتی نمی‌دهند.

اما هنگامی الکترون‌های یک ماده کنار هم گیر می‌افتند، می‌توانند دقیقا در همان حالت انرژی قرار بگیرند و حرکت یکسانی را نشان دهند. این حالت جمعی و زامبی‌همانند در فیزیک به گفتن یک «باند مسطح» الکترونیکی شناخته می‌بشود و دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که هنگامی الکترون‌ها در این حالت می باشند، می‌توانند اثرات کوانتومی الکترون‌های دیگر را حس کنند و به راه حلهای هماهنگ و کوانتومی عمل کنند. سپس، رفتارهای شگفت همانند ابررسانایی و شکل‌های بی همتا مغناطیس امکان پذیر ظاهر شوند.

اکنون فیزیک‌دانان دانشگاه «ام‌آی‌تی»(MIT) با پیروزی الکترون‌ها را در یک کریستال خالص به دام انداخته‌اند. این اولین بار است که دانشمندان به یک باند مسطح الکترونیکی در یک ماده سه‌بعدی دست یافته‌اند. این چنین آنها با برخی دستکاری‌های شیمیایی نشان دادند که می‌توانند کریستال را به یک ابررسانا تبدیل کنند؛ ماده‌ای که الکتریسیته را با مقاومت صفر هدایت می‌کند.

حالت به دام افتادن الکترون‌ها به لطف هندسه اتمی کریستال مقدور است. کریستالی که فیزیک‌دانان تشکیل کردند، دارای آرایشی از اتم‌ها است که به الگوهای سبدبافی ژاپنی شباهت دارد. در این هندسه اختصاصی، پژوهشگران دریافتند که الکترون‌ها به جای پریدن بین اتم‌ها، به دام می‌افتند و در همان باند انرژی مستقر خواهد شد.

پژوهشگران می‌گویند که این حالت باند مسطح را می‌توان تقریبا با هر ترکیبی از اتم‌ها تحقق بخشید تا وقتی که آنها در این هندسه سه‌بعدی الهام‌گرفته از سبدبافی مرتب شده باشند. نتایج این پژوهش، راه جدیدی را برای دانشمندان فراهم می‌آورند تا حالت‌های الکترونیکی کمیاب را در مواد سه‌بعدی کشف کنند. این مواد امکان پذیر روزی برای فعال کردن خطوط برق فوق کارآمد، بیت‌های کوانتومی اَبَررایانه و دستگاه‌های الکترونیکی سریع تر و هوشمندتر بهینه‌سازی شوند.

«جوزف چکلسکی»(Joseph Checkelsky) دانشیار فیزیک دانشگاه ام‌آی‌تی و از پژوهشگران این پروژه او گفت: اکنون که می‌دانیم می‌توانیم یک باند مسطح از این هندسه بسازیم، انگیزه بسیاری برای مطالعه کردن ساختارهای فرد دیگر داریم که امکان پذیر فیزیک جدیدی داشته باشند و بستری برای فناوری‌های تازه محسوب شوند.

این پژوهش در مجله «Nature» به چاپ رسید.