Šilumą mylinantys kvantiniai svyravimai

Anonim

Greitai besivystantis grafenas ir atomiškai plona medžiaga susijęs mokslas ir technologijos padarė dar vieną žingsnį į priekį naujiems Mančesterio universiteto tyrimams.

Šis tyrimas, paskelbtas " Mokslas", rodo, kaip įvairių elektroninių savybių - iš esmės naujų medžiagų - įvairovė gali būti realizuota paprasčiausiai taikant magnetinį lauką.

Medžiagos elektronų viduje judesiai skiriasi nuo laisvo elektrono vakuume: jų savybes stipriai veikia elektrinis jonų potencialas, apimantis kristalinę grotelę. Ši sąveika keičia elektronų masę ir gamina medžiagas, metalus, puslaidininkius ar izoliatorius, priklausomai nuo išsamios atominės struktūros. Tai suteikia daugybę medžiagų savybių, su kuriomis mes žinome ir dirbame.

Anksčiau "Mančesterio universiteto" mokslininkai nustatė būdus, kaip sukurti naujas medžiagas su individualiomis elektroninėmis savybėmis, įdėdami vienos elektroninės medžiagos (šiuo atveju grafeną) ant kito kristalo, šešiakampio boro nitrido. Dabar jie parodo, kaip sukurti visą eilę skirtingų elektroninių medžiagų, paprasčiausiai sukonfigūruojant taikomą magnetinį lauką.

Šiame medžiagų derinyje boro nitrido atomai sukuria periodinį elektronų grafinį grafą, žinomą kaip superlatina. Toks superratas būdingas periodinio modelio ilgio skale, o taikomo magnetinio lauko stiprumas gali būti skaičiuojamas vadinamuosiuose kvartuose srautuose, magnetinio lauko elementariuose vienetuose.

Atitinkama sąlyga yra pasiekiama kiekvieną kartą, kai sveikas krūvio kvantos frakcija prasiskverbia per erdvę, kurią suteikia elementarinė superkreta. Tuo specialiųjų magnetinio lauko reikšmių tyrėjai pastebėjo, kad elektronai pradėjo judėti tiesiomis linijomis, tarsi nebūtų magnetinio lauko.

Tai visiškai prieštarauja žinomam elektronų veikimui magnetiniame lauke, kuriame elektronai turi judėti išilginėmis kreivosi trajektorijomis, vadinamomis ciklotroninėmis orbitomis. Dėl šių pokyčių iš tiesų į kreivių trajektorijas ir atgal prie daugelio atitikimo sąlygų, mokslininkai nustatė graffeno superatliekų elektros laidumo svyravimus.

Visi anksčiau žinomi magnetinio lauko svyravimai reikalauja žemos temperatūros, paprastai tolygios tada, kai helis tampa skystu. Priešingai, nauji svyravimai buvo stebimi labai aukšta temperatūra, gerokai aukštesnė kambario temperatūra.

Profesorius seras André Geim iš Mančesterio universiteto, kuris 2010 m. Laimėjo Nobelio fizikos apdovanojimą už jo darbą grafte, paskatino eksperimentines pastangas ir pasakė: "Kvantiniai kvantiniai efektai visada yra pagrindiniai mūsų supratimo apie medžiagų savybes. Jie yra labai reti Tai buvo daugiau nei 30 metų, nes buvo pranešta apie naujo tipo kvantavimo svyravimus. "

Jis pridūrė: "Mūsų svyravimai išsiskiria savo ypatingais tvirtumais, vykstančiais aplinkos sąlygomis lengvai prieinamose magnetinėse srityse".

Kitas puikus šio darbo aspektas yra tas, kad grafeno superratai anksčiau buvo naudojami tyrinėti vadinamuosius Hofstadter drugius, subtilius elektroninės struktūros pokyčius su magnetiniu lauku. Šie pokyčiai rodo fascinančią fraktalinę struktūrą.

Šio darbo teorinę paramą atsakingas Nacionalinio grafeno instituto direktorius prof. Vladimiras Falko pasakė: "Mūsų darbas padeda išaiškinti Hofstadterio drugelį. Sudėtinga Hofstadterio drugelio spektro fraktalinė struktūra gali būti suprantama kaip paprastas Landauvo kvantinimas naujos magnetinio lauko sukurti metalai. "

menu
menu