In un articolo ad accesso aperto recentemente pubblicato sulla rivista Rapporti scientifici sulla natura , scienziati hanno riportato l'osservazione di un condensato a temperatura ambiente di fononi ottici, detto condensato di Bose-Einstein (B-E).

"Non abbiamo previsto questo condensato B-E nel nostro modello. Questa è un'osservazione assolutamente nuova, " ha detto Alexander "Sasha" Balatsky del Los Alamos National Laboratory, un coautore dell'articolo con un gruppo di ricerca dell'Air Force Research Laboratory, La Pennsylvania State University, Los Alamos National Laboratory e il Centro Nordita per i materiali quantistici, KTH Royal Institute of Technology e Università di Stoccolma.

La nuova sostanza può essere utile per computer quantistici basati su fononi, e può anche gettare luce sulle condizioni richieste per formare condensati biologici di Fröhlich di modi collettivi.

La condensazione di Bose-Einstein (BEC) è un fenomeno affascinante, uno che risulta dalle statistiche quantistiche per particelle identiche con spin intero, chiamati bosoni. A volte indicato come il quinto stato della materia, fu originariamente previsto nel 1924 da Albert Einstein e Satyendra Nath Bose. In un BEC, la materia smette di comportarsi come particelle indipendenti, e collassa in un singolo stato quantistico che può essere descritto con una singola funzione d'onda. Solitamente questo fenomeno si verifica per vapori atomici diluiti e solo a temperature estremamente basse.

BEC comporta la formazione di uno stato quantistico collettivo se la densità delle particelle supera un valore critico. Per quasi-particelle, come fononi o magnoni, BEC può verificarsi a temperature elevate, ed eventualmente anche a temperatura ambiente, come visto in questo esperimento, perché la loro densità aumenta con la temperatura.

Per l'osservazione di questo fenomeno, i ricercatori hanno utilizzato fogli atomicamente sottili di diseleniuro di tungsteno, un semiconduttore bidimensionale, supportata da una piccola densità di molecole, come una sottile membrana su pilastri isolati.

Usando il tunneling quantistico di elettroni in atomi di superficie vibranti, sono state osservate oscillazioni del condensato fononico su scala atomica. "Le goccioline di condensa formatesi nel monostrato 2-D di WSe2, " disse Igor Altfeder, dell'Air Force Research Laboratory (AFRL/UTC), scienziato capo del progetto "I pilastri molecolari facilitano la creazione di condensato in WSe2 migliorando le interazioni fonone-fonone".

La condensa è stata osservata utilizzando un microscopio a scansione a effetto tunnel, ed è apparso sotto forma di piccole goccioline, il cui raggio è di diversi nanometri, sviluppandosi attorno ai pilastri molecolari portanti. Gli autori spiegano che ogni pilastro agisce come un agente di sincronizzazione e fa sì che i fononi all'interno del foglio atomico di diseleniuro di tungsteno sincronizzino le loro fasi di oscillazione, in stretta analogia con la sincronizzazione di più orologi atomici, creando così il BEC.