Užšaldantys elektronai leidžia jiems atsirasti

Anonim

Nauji moksliniai tyrimai, paskelbti " Nature Communications", rodo, kad elektronai dvimatėse dujose gali būti iš dalies sutvarkyti (nematic) į dažniausiai pasakytą (smektinį) fazinį perėjimą, kuris buvo aptartas fizikos teorijoje, bet praktikoje niekada nebuvo matomas anksčiau.

"Įsivaizduokime, kad mes galėtume sukurti elektroną ledo slidėmis, o elektronai turėjo judėti išilgai paviršiaus, jie negalėjo judėti aukštyn ir žemyn, todėl jie tiesiog turėjo pasivaikščioti viena nuo kitos", - sakė Michaelas Manfras, Billas ir Dee O'Brien katedra Purdue fizikos ir astronomijos profesorius. "Kai juos atvėsite iki labai žemos temperatūros ir padėkite jas į magnetinį lauką, jie sugriebia tarpusavyje, jie kariuomenės formavosi kaip mūšio laukas".

Purdue komanda naudojo aukšto grynumo augimo techniką, vadinamą molekulinės spindulių epitaksija, auginti puslaidininkinę medžiagą (galio arsenidą), kuri elektronus apriboja dvimačiu sluoksniu. Tada mėginys atšaldytas šaldytuve iki maždaug absoliutaus nulio. Įtampos zondai išilgai laidininko išmatuoto pasipriešinimo, kuris yra temperatūros ir magnetinio lauko funkcija.

Mokslininkai mano, kad jie sukėlė perėjimą nuo nematinės į smektinę būseną. Norėdami tai padaryti, sąlygos turėjo būti tobulos - labai šalta, labai švariu paviršiumi, statmenoje magnetinėje srityje.

"Esant aukštai temperatūrai, atrodo izotropiškai, kaip elektronai, atsitiktinai šokdami aplink vienas kitą", - sakė Manfra. "Kai jis pradeda atvėsti, elektronai užsifiksuoja į kolonus, o mes matome, kad atsparumas kilimas ir smailė. Tada, kai mes einame į labai žemas temperatūras, jis vėl pasislenka, tai reiškia perėjimą iš nematinės į smektinę fazę".

Šie rezultatai yra ne tai, ko iš pradžių ieškojo komanda - tai atsitiktinis atradimas, kuris padeda jiems geriau suprasti, kaip elektronai sąveikauja tarpusavyje kontroliuojamoje aplinkoje. Tokiu būdu dažnai atsiranda fizikos atradimai; tinkamomis sąlygomis gali atsirasti serendipitiniai įvykiai.

menu
menu