Физики открыли новое семейство квазичастиц — Naked Science
5 минут
Денис Гордеев

Физики открыли новое семейство квазичастиц

5.8

Результаты открытия впоследствии можно применить при создании электронных устройств и аппаратуры, устойчивых к сильным магнитным полям.

Графен: кладезь неизведанного
Графен: кладезь неизведанного / The Verge

Ученые из Манчестерского университета под руководством лауреата нобелевской премии Андрея Гейма обнаружили новое семейство квазичастиц в графен-нитриде бора. Их назвали «фермионами Брауна — Зака»; статья об этом опубликована в Nature Communications.

Открытие состоялось благодаря тщательной работе над исследуемым материалом. Ученые смогли четко выравнять атомную решетку графенового слоя по изолирующему слою нитрида бора, тем самым резко изменив свойства графена.

«В нулевом магнитном поле электроны движутся по прямым траекториям, а если вы приложите к ним магнитное поле, они начнут перемещаться по дуге, — объясняют Жюльен Барьер и Пиранаван Кумаравадивел, которые проводили эксперименты в рамках исследования. — В слое графена, который был выравнен по нитриду бора, траектории также начинают изгибаться, но если установить магнитное поле с определенными параметрами, частицы снова будут двигаться по прямолинейным траекториям, как будто магнитного поля больше нет!»

Подобное поведение электронов радикально отличается от теоретических предсказаний. Ученые связывают этот феномен с образованием в сильном магнитном поле новых квазичастиц с высокой подвижностью. До сих пор коллективное поведение электронов в графене рассматривалось в терминах фермионов Дирака — квазичастиц, обладающих уникальными свойствами (например, отсутствием массы), которые воспроизводятся в сильных магнитных полях. Однако такой подход не позволял описать некоторые экспериментальные эффекты.

Авторы работы предлагают «фермионы Брауна — Зака» как семейство квазичастиц, существующих в графеновых сверхрешетках (кристаллических решетках с дополнительным периодическим потенциалом) в сильном магнитном поле. Их можно представить как коллективные колебания электронов в слое графена, которые совокупно ведут себя как гигантская частица с нулевой массой.

Благодаря своим свойствам квазичастцы почти не реагируют на магнитные поля и способны двигаться по прямой траектории и под воздействием очень сильных магнитов. «Фермионы Брауна — Зака» сохраняли путь движения даже под влиянием поля с индукцией в 16 тесл — в 500 тысяч раз больше, чем у магнитного поля Земли!

Результаты открытия впоследствии можно применить при создании электронных устройств и аппаратуры, устойчивых к сильным магнитным полям. Исследователи предполагают, что подобные квазичастицы реально наблюдать не только в графен-нитриде бора, но и в других двумерных материалах.

Ранее мы также сообщали о случайном открытии физиков, которое позволяет стабилизировать реакции термоядерного синтеза, а также о первом подтвержденном случае сверхпроводимости при комнатной температуре.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

Вчера, 21:42
8 минут
Мария Азарова

Блокирование рецептора, который помогает сохранять энергию в условиях голода, назвали ключом к более безопасным профилактике и лечению ожирения, вызванного неправильным образом жизни.

Сегодня, 08:50
3 минуты
Сергей Васильев

Новая однокристальная электронная схема настолько миниатюрна, что ее можно инъецировать медицинским шприцем — и получать данные о температуре тела по ультразвуковой беспроводной связи.

Вчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: