Deutsche Physikalische Gesellschaft ja Institute of Physics New Journal of Physics (NJP) ovat myöntäneet varhaisen tutkijauran palkinnon fysiikan apulaisprofessori Jose Ladolle. Se on tunnustus merkittävästä roolista kaksiulotteisten magneettisten materiaalien ja toistensa suhteen kierrettyjen van der Waals -rakenteiden tutkimuksessa.
Van der Waals -materiaalit ovat kerrostettuja materiaaleja, joissa on vahvat sidokset jokaisen kerroksen sisällä, mutta heikkoja sidoksia eli van der Waalsin voimia kerrosten välillä. Toisiinsa kierretyissä van der Waalsin rakenteissa kerrosten välinen kiertokulma muuttuu tasaisesti ja jatkuvasti. Tämä voi mahdollistaa esimerkiksi muunneltavissa olevat suprajohteet, joita voidaan hyödyntää kvanttitietokoneissa ja muissa kvanttilaitteissa.
"Van der Waals -materiaalit voivat mullistaa eksoottisten ja keinotekoisten kvanttimateriaalien suunnittelun", sanoo Lado.
Ladon tutkimusryhmä keskittyy täysin uusien kvanttimateriaalien suunnitteluun. Niitä ei ole toistaiseksi havaittu luonnossa. Tätä tarkoitusta varten tutkimusryhmä hyödyntää teoreettisen fysiikan ja kvanttimateriaalien menetelmiä, tensoriverkko- ja tekoälyalgoritmeja sekä lähitulevaisuudessa kvanttilaskennan algoritmeja.
Vuonna 2021 Ladon tutkimusryhmä sai selville, että toistaiseksi vain harvinaisissa maametalleissa esiintynyt raskaan fermionimateriaalin tila saadaan esille keinotekoisissa van der Waals -materiaaleissa. Raskas fermioni on hiukkanen – tässä tapauksessa elektroni – joka käyttäytyy kuin sillä olisi paljon enemmän massaa kuin sillä todellisuudessa on.
Lisäksi Ladon ryhmä teki yhdessä professori Peter Liljerothin tutkimusryhmän kanssa ensimmäisen kokeellisen havainnon raskaasta fermionista keinotekoisessa van der Waals -materiaalissa. Nämä teoreettiset ja kokeelliset löydökset mahdollistavat ensimmäistä kertaa raskasfermioni-ilmiön tutkimisen keinotekoisissa van der Waalsin materiaaleissa ilman harvinaisia maametalleja.
"Meillä on nyt kyky luoda radikaalisti uusia kvanttihiukkasia materiaaleissa, ja se antaa meille mahdollisuuden tutkia eksoottista fysiikkaa, jota ei ole koskaan havaittu luonnossa. Keinotekoisten kvanttimateriaalien tutkimus on yksi mullistavimmista fysiikan tutkimussuunnista, ja sillä voi olla uraauurtavia vaikutuksia sekä perustieteeseen että kvanttiteknologioihin”, Lado sanoo.
Tutkijat yhdistivät kaksi äärimmäisen ohutta materiaalikerrosta ja havaitsivat kvanttilomittuneen tilan, jossa elektronit käyttäytyivät samoin kuin harvinaisissa maametalliyhdisteissä.
Uusi tutkimusartikkeli osoittaa, että raskaita fermionimateriaaleja voidaan luoda grafeenista edullisesti ja ilman radioaktiivista säteilyä
Kahden toisiinsa nähden kiertyneen grafeenikerroksen ja niihin yhdistetyn ferromagneettisen aineen avulla voidaan synnyttää uudenlaisia hallittavia elektronitiloja.
Aalto-yliopiston uutta teoreettisen fysiikan professoria kiinnostaa erityisesti parafermionin luominen. Näitä hiukkasia käyttävä tietokone voisi pitkällä aikavälillä toteuttaa minkä tahansa kvanttialgoritmin, ja tällä voisi olla mullistavia vaikutuksia esimerkiksi lääkeainemallinnuksessa.
