Fisikawan yang dipimpin oleh Lu Li di University of Michigan telah menemukan osilasi kuantum yang berasal dari bulk material isolator, menantang asumsi lama dalam fisika. Temuan ini, yang diterbitkan di Physical Review Letters, menunjukkan dualitas baru di mana material dapat berperilaku sebagai logam dan isolator. Fenomena aneh ini diamati menggunakan magnet kuat di National Magnetic Field Laboratory.
Lu Li, seorang profesor fisika di University of Michigan, dan tim ilmuwan internasional telah mengungkap osilasi kuantum dalam kapasitas panas isolator Kondo ytterbium boride (YbB12). Osilasi ini, yang biasanya terlihat pada logam di mana elektron bertindak seperti pegas kecil yang bergetar di medan magnet, sebelumnya diperdebatkan pada isolator: apakah muncul dari permukaan atau interior bulk.
Para peneliti melakukan eksperimen di National Magnetic Field Laboratory, menggunakan magnet hingga 35 Tesla—sekitar 35 kali lebih kuat daripada MRI rumah sakit. Hasil mereka, yang dirinci dalam Physical Review Letters (2025; 135 (15)), mengonfirmasi bahwa osilasi tersebut intrinsik pada bulk material, bukan hanya efek permukaan.
"Saya ingin mengklaim ada aplikasi hebat, tapi pekerjaan saya terus mendorong mimpi itu semakin jauh," kata Li. "Tapi apa yang kami temukan masih sangat aneh dan menarik."
Penemuan ini menunjukkan "dualitas baru" dalam fisika, mirip dengan dualitas gelombang-partikel cahaya dan materi yang ditemukan lebih dari satu abad lalu. Li menjelaskan, "Secara efektif, kami menunjukkan bahwa gambaran naif ini di mana kami membayangkan permukaan dengan konduksi baik yang layak digunakan dalam elektronik sepenuhnya salah. Seluruh senyawa itu berperilaku seperti logam meskipun itu isolator."
Kolaborasi melibatkan lebih dari selusin ilmuwan dari enam institusi di Amerika Serikat dan Jepang, termasuk Kuan-Wen Chen dan mahasiswa pascasarjana Yuan Zhu, Guoxin Zheng, Dechen Zhang, Aaron Chan, dan Kaila Jenkins dari University of Michigan.
"Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah mengejar jawaban atas pertanyaan mendasar tentang asal pembawa dalam isolator eksotis ini: Apakah dari bulk atau permukaan, intrinsik atau ekstrinsik?" kata Chen. "Kami senang memberikan bukti jelas bahwa itu dari bulk dan intrinsik."
Zhu menambahkan, "Mengonfirmasi bahwa osilasi tersebut dari bulk dan intrinsik sangat menarik. Kami belum tahu jenis partikel netral apa yang bertanggung jawab atas pengamatan ini. Kami harap temuan kami memotivasi eksperimen dan pekerjaan teoretis lebih lanjut."
Li mengakui, "Saya berharap saya tahu apa yang harus dilakukan dengan itu, tapi pada tahap ini kami tidak punya ide. Apa yang kami miliki sekarang adalah bukti eksperimental dari fenomena luar biasa, kami merekamnya dan, semoga, pada suatu saat kami akan menyadari cara menggunakannya."
Proyek ini didukung oleh U.S. National Science Foundation, U.S. Department of Energy, Institute for Complex Adaptive Matter, Gordon and Betty Moore Foundation, Japan Society for the Promotion of Science, dan Japan Science and Technology Agency.