Kvantemateriale er et materiale med egenskaper som ikke kan forklares utelukkende med grunnleggende båndteori, men med sterke, kvantemekaniske vekselvirkninger mellom elektronene i materialet.
Noen viktige eksempler på kvantematerialer er superledere, magneter, og topologiske isolatorer.
Fundamentalt sett vil alle materialer, uansett hvor enkle de er, kun kunne beskrives ved kvantefysikk. Likevel har begrepet «kvantematerialer» vokst frem etter hvert som man har oppdaget materialer med uvanlige egenskaper.
Enkle og grunnleggende materialer, for eksempel metaller og isolatorer, kan beskrives med båndteori. I denne teorien finnes det bestemte energinivåer i materialer som elektronene kan befinne seg i. Disse nivåene fylles opp av elektroner, og sammen med eksistensen av båndgap er det dette som avgjør hvilke fysiske egenskaper materialet har. Et eksempel på en fysisk egenskap er hvor godt materialet leder elektrisitet.
Noen materialer har mer kompliserte og eksotiske karakteristiske egenskaper. Disse materialene kan ikke forstås kun med elementær båndteori. I disse materialene er elektronene korrelerte. Det betyr at de vekselvirker på en sterk måte som gjør at det oppstår helt nye egenskaper. Disse egenskapene kan ofte beskrives ved såkalte kvasipartikler.
Eksempler på kvantematerialer er superledere, magnetiske materialer og topologiske isolatorer. I disse materialene vil de grunnleggende egenskapene til elektroner, slik som elektronspinn og ladning, vekselvirke med andre elektroner samt krystallgitteret på en slik måte at det oppstår kvantemekaniske effekter uten noen ekvivalent i klassisk fysikk. Blant annet kan kvantematerialer fremvise effekter som sterke kvantefluktuasjoner og sammenfiltring.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.