Fysikere ved Florida State University har oppdaget en kvantetilstand der elektroner oppfører seg som i et flipperspill. Noen elektroner låses i et gitter, mens andre flyter fritt mellom dem. Funnene kan revolusjonere kvantedatabehandling og elektronikk.

Hva er oppdaget?

Forskerteamet har identifisert en hybrid fase der elektroner eksisterer som både fast krystall og flytende væske samtidig. De kaller tilstanden en «generalisert Wigner-krystall», der elektronene veksler mellom krystall- og væskeegenskaper.

Det mest oppsiktsvekkende er den såkalte «pinball-fasen»: enkelte elektroner fryser på plass i et fast gitter, mens andre beveger seg fritt rundt dem – som en pinball mellom faste hinder. Resultatet er et materiale som kan oppføre seg både som isolator og som leder på samme tid.

«Dette er første gang denne unike kvantemekaniske effekten er observert og rapportert for elektrontettheten vi studerte,» forklarer forskerne.

Hvem står bak – og hvor er det publisert?

Studien er ledet av postdoktor Aman Kumar ved National High Magnetic Field Laboratory. Forskningen er publisert i npj Quantum Materials i november 2025.

Slik gjorde de det

Teamet brukte todimensjonale moiré-systemer for å identifisere hvilke «kvante-brytere» som utløser overgangene mellom fasene. Ved å justere energiskalaene fikk de elektroner til å bevege seg mellom fast og flytende tilstand. Denne tilnærmingen gir forskerne en ny plattform for å studere kvantefenomener.

Hvorfor det betyr noe

Oppdagelsen kan få stor betydning for flere teknologier og forskningsfelt:

• Kvantedatabehandling: Materialets evne til å eksistere i flere tilstander samtidig kan gi nye måter å prosessere informasjon på.
• Supraledning: Kan potensielt forbedres ved å utnytte elektronenes hybride oppførsel.
• Spintronics: Særlig lovende for økt minne- og prosesseringskapasitet og kraftig redusert strømforbruk.
• Elektronikk: Kan bane vei for raskere og mer energieffektive systemer.

Et paradigmeskifte i forståelsen av materie

At elektroner kan være både ledende og isolerende samtidig, utfordrer tradisjonell fysikkforståelse. Forskernes arbeid bygger på ideer fra 1930-tallet og viser hvordan grunnforskning kan lede til teknologisk innovasjon.

Studien illustrerer også verdien av presis kontroll over kvantesystemer: Ved å styre energinivåer i 2D-moiré-strukturer kan man frembringe og undersøke sjeldne kvantefaser som tidligere bare var teoretiske.

Hovedpoenget: En ny «pinball-fase» av materie er observert ved Florida State University: Elektroner kan fryse og flyte samtidig, noe som åpner for nye kvanteteknologier. Det neste blir å utforske hvordan denne generalisert Wigner-krystall-tilstanden kan utnyttes i praktiske enheter.

Kilder: Florida State University, npj Quantum Materials, Phys.org, SciTechDaily