פיזיקאים מאוניברסיטת פרינסטון רשמו לראשונה עם ניסוי של פרקטל קוונטי, שחזה לפני כמעט 50 שנה. הקבוצה אישרה את קיומו של הפרפר של ההופסטאטר – מודל חלוקה עצמית מורכבת שנוצר על ידי אנרגיית האלקטרונים בחומר קוונטי מיוחד. היצירה מתפרסמת במגזין Nature.
פרקטלים הם אותם מבנים שחוזרים על עצמם בקנה מידה שונה. הם נמצאים בטבע בכל מקום: בפתיתי שלג, שרכים, דרכי חוף ואפילו בענפי כלי דם.
בפיזיקה קוונטית מבנים כאלה נדירים ביותר. בשנת 1976 ניבא הפיזיקאי של דאגלס הופסטדרטר כי האלקטרונים עברו בשני הגבישים הממדיים בהשפעת שדה מגנטי חזק ליצירת ספקטרום אנרגיה פרקטלי, בדומה למודל של כנפי פרפר.
פרפר פרפר Hofstadter הוא אחת הדוגמאות המפורסמות הבודדות להתעורר בעולם המיקרו. זה הופך אותו לאובייקט חשוב במיוחד למחקר. עם זאת, עד כה השפעה זו לא הצליחה להתבונן ישירות.
עם זאת, לאחרונה, קבוצת מדענים הצליחה לצפות בתופעה זו. פריצת הדרך התאפשרה בזכות טכנולוגיות טכניות חדשות המאפשרות לך לשלוט על מיקום אטומי הפחמן. למדענים שתי שכבות גרפן בפינה מסוימת, ויוצרים מודל מיוחד המשמש סביבה אידיאלית לחקר מצבים אלקטרוניים.
גבישים אלה נחקרו מוקדם יותר, אך עד כה, ספקטרום האנרגיה שלהם לא היה נגיש, פרופסור עלי יזדני, שהסביר.
הצוות לא תכנן למצוא "פרפר הופסטדר". מדענים חקרו מוליכים -על במבני גרפן, אך יצרו בטעות חומר עם מודל תקופתי אחר. סידור האטומים הלא נכונים של הוויקינג הזה התברר כאידיאלי להמחשת קשת האנרגיה הפרקטלית של האלקטרונים.
לפעמים דיבר באופן טבעי על המקום לחיפוש, הוסיף אחד מחברי היצירה, קווין נקלס.
החוקרים השתמשו במיקרוסקופ כדי למדוד את האנרגיה של אלקטרונים בודדים. בניגוד לניסויים קודמים המבוססים על מדידות התנגדות, מיקרוסקופים מאפשרים התבוננות ישירה על מבנה רמות האנרגיה, ומאשרות תחזיות הופסטטר.
זהו אחד המקרים הנדירים שבהם ניתן לפתור נכונה של בעיה קוונטית מורכבת, ללא בערך, לחברת Menchul O.
למרות שלממצא זה אין יישומים מעשיים, הוא מספק כלי חדש לחקר מצבים מבניים מקושרים ואינטראקציה בין אלקטרונים.
