อิเล็กตรอนแสดงพฤติกรรมที่ผิดปกติในโครงสร้างที่แบนและ เว็บตรง เป็นชั้นการพูดกับ Andrea Young ให้ความรู้สึกเหมือนดูม้าแข่งที่ยึดตัวเองไว้ที่ประตูออกตัว เราพบกันที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา ซึ่งเขาเป็นนักฟิสิกส์สสารควบแน่น เพื่อพูดคุยเกี่ยวกับงานของเขาเกี่ยวกับวัสดุ 2 มิติ ดูเหมือนว่าจิตใจของเขาจะทำงานเร็วกว่าที่การสนทนาจะไหลลื่นไหลได้ ความรู้สึกของฉันคือเมื่อบังเหียนคลาย – และเขากลับมาในห้องแล็บ – เขาจะถอดออก
เพื่อนร่วมงานของ Young ยืนยันว่าเป็นกรณีนี้ “เขาเป็นลมบ้าหมู” นักฟิสิกส์ Raymond Ashoori จาก MIT กล่าว เมื่อ Young เป็น postdoc ในห้องทดลองของเขา Ashoori กล่าวว่ารู้สึกเหมือน “เป็นความคิดหนึ่งนาที”
เด็กวัย 35 มีวิธีการในการโกนสารที่มีความหนาเท่าอะตอมเดียว เช่น แผ่นคาร์บอนที่เรียกว่า กราฟีน การวิจัยของเขาได้เปิดเผยสถานะของสสารใหม่และความเข้าใจขั้นสูงของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับฟิสิกส์ที่แปลกประหลาดที่เกิดขึ้นเมื่อวัสดุถูกหั่นเป็นชิ้นบาง ๆ
“สิ่งต่างๆ เปลี่ยนไปมากเมื่อคุณเปลี่ยนจำนวนมิติ” Young กล่าว
ในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย Young ได้ช่วยสร้างวัสดุประเภทใหม่ที่เปลี่ยนวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษากราฟีน พร้อมกับนักฟิสิกส์ Cory Dean, Philip Kim และเพื่อนร่วมงาน Young ได้คิดค้นเทคนิคในการจัดชั้น graphene กับวัสดุอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารประกอบอื่นที่สร้างแผ่น 2 มิติที่เรียกว่าโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม การรวมกันทำให้กราฟีนที่จู้จี้จุกจิกบางครั้งใช้งานได้ง่ายขึ้น และอิเล็กตรอนของวัสดุสามารถเกลี้ยกล่อมให้ประพฤติตัวผิดปกติได้ เช่น มีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรงต่อกันและกัน เป็นต้น รายงานในNature Nanotechnologyในปี 2010 เทคนิคนี้ได้รับการยอมรับอย่างรวดเร็วโดยนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก “ตอนนี้ใครๆ ก็ใช้มัน” Ashoori กล่าว
หลังจากที่เขาทำงานที่โคลัมเบีย Young ยังคงถูกคุมขังที่ MIT และสถาบันวิทยาศาสตร์ Weizmann ในเมือง Rehovot ประเทศอิสราเอล ก่อนที่จะลงจอดที่ UC Santa Barbara ในปี 2015 จนถึงตอนนี้ Young ได้ใช้เทคนิคการแบ่งชั้นของเขาเพื่อเปิดเผยปรากฏการณ์ควอนตัมและสถานะของ เรื่องที่มีชื่อบิดลิ้นเช่นผีเสื้อของ Hofstadter และลูกถ้วย Chern เศษส่วน ในหลายวัสดุ การศึกษายังเยาว์วัย อิเล็กตรอนแสดงพฤติกรรมร่วมกัน ส่งผลให้เกิดอนุภาคควอซิพิเคิล (quasiparticles) กระตุ้นในวัสดุที่เลียนแบบอนุภาคจริงของอะตอม มันเหมือนกับว่ากลุ่มคนแต่ละคนสามารถสร้างกระแสได้ด้วยการทำงานร่วมกัน
การติดตามความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของ Young ในห้องแล็บทำให้ Kim ที่ปรึกษาบัณฑิตของเขาไม่ว่าง “เขายอดเยี่ยมมากและมีพลังมาก” คิมซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว ความเข้าใจของ Young เกี่ยวกับแนวคิดเชิงทฤษฎี ร่วมกับความรู้เชิงทดลอง ทำให้เขาสามารถสร้างและนำแนวคิดใหม่ๆ ไปใช้ได้อย่างรวดเร็ว หรือติดตามผลในหัวข้อการวิจัยที่ได้รับความนิยม ในปีพ.ศ. 2561 เขา ดีน และเพื่อนร่วมงานเป็นคนแรกที่ลอกเลียนแบบผลบล็อกบัสเตอร์ในฟิสิกส์ของสสารควบแน่น: กราฟีนสองแผ่นเมื่อเรียงเป็นชั้นและหมุนด้วยความเคารพซึ่งกันและกันจะกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดซึ่งช่วยให้อิเล็กตรอนไหลได้โดยไม่มีความต้านทาน Young และเพื่อนร่วมงานได้เพิ่มความแปลกใหม่โดยรายงานใน Science 8 มีนาคมว่าตัวนำยิ่งยวดของวัสดุสามารถปรับได้โดยการวางไว้ภายใต้แรงกดดัน.
ความว่องไวของ Young ดูเหมือนจะมีหลายรูปแบบ
ความว่องไวของความคิด ความคล่องตัวในการทดลอง และแม้แต่ความว่องไวของเท้า ในช่วงเวลาที่บ้าคลั่งเป็นพิเศษ Dean ซึ่งร่วมงานกับ Young มาหลายปี ได้มุ่งหน้าไปที่ห้องแล็บอย่างสดใสและตื่นเช้าประมาณ 07.00 น. เมื่อ Dean เงยหน้าขึ้นมอง “แอนเดรียที่อยู่ข้างหน้าฉัน 100 หลา รีบเร่งไปที่ห้องแล็บเร็วขึ้นกว่าเดิมอีก” ”
ความหลงใหลในฟิสิกส์ของ Young ก็เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน: “จากความทรงจำแรกสุดของฉัน ฉันอยากเป็นนักฟิสิกส์ และยังไม่ชัดเจนว่าความคิดนั้นเกิดขึ้นที่ใด” Young ซึ่งเติบโตในวอชิงตัน ดี.ซี. กล่าว เขาไม่เห็นตัวเองเร็วแม้ว่า แทนที่จะมุ่งเป้าไปที่การพัฒนาอย่างรวดเร็ว เขาบอกว่าเขาได้รับแรงบันดาลใจจากคำถามระยะยาวภาพรวม ความหลงใหลในปัจจุบันของเขาคือการค้นหาอนุภาคควอซิเพิลประเภทใหม่ที่เรียกว่า non-abelian anyons “นั่นกลายเป็นสิ่งที่ … ฉันหมกมุ่นอยู่กับมัน” เขากล่าว
นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบอนุภาคควอซิพิเคิลหลายชนิด แต่อนุภาคใดๆ ก็ไม่เข้าข่ายอนุภาคประเภทใดประเภทหนึ่งจากสองประเภททั้งหมด พวกมันไม่ใช่เฟอร์มิออน อนุภาคที่คุ้นเคย เช่น อิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอน และไม่ใช่โบซอน ซึ่งรวมถึงอนุภาคที่นำพาแรง เช่น โฟตอน อนุภาคของแสงที่ส่งแรงแม่เหล็กไฟฟ้า
สิ่งใดๆ ที่ปรากฏเพียงสองมิติเท่านั้นที่ไม่เหมาะสม และคนที่ไม่ใช่ชาวอาหรับก็ยังเป็นคนแปลกหน้า ทฤษฎีแนะนำว่าพวกเขาสามารถ “ถักเปีย” ซึ่งกันและกันได้โดยการเปลี่ยนตำแหน่งในวัสดุ การถักเปียนั้นสามารถปกป้องข้อมูลควอนตัมที่เปราะบางไม่ให้เสียหายได้ ซึ่งอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถทำการคำนวณที่ไม่มีคอมพิวเตอร์มาตรฐานใดสามารถทำได้
แต่ไม่มีใครแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ามีคนที่ไม่ใช่ชาวอาเบเลียนและมีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ที่จำเป็นสำหรับการคำนวณควอนตัม สถานะใหม่ของสสารที่เรียกว่าฉนวน Chern แบบเศษส่วนซึ่ง Young และเพื่อนร่วมงานรายงานเป็นครั้งแรกในปี 2018 ในสาขา Scienceอาจเป็นที่หลบซ่อน หนุ่มผู้เป็นนักล่าสัตว์ประหลาดแห่งสสาร 2 มิติ กำลังตามล่าอยู่ เว็บตรง
