• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
13.11.2020
Денис Гордеев
4 293

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 10:39
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

Позавчера, 16:47
Василий Парфенов

В конце сентября, по не установленным пока причинам, возникли утечки на газопроводах «Северный поток». Многие издания и пользователи интернета уже подробно проанализировали (и продолжают обсуждать), каковы политические и экономические последствия этого инцидента. В свою очередь, Naked Science постарается оценить, чем обернется происшествие с точки зрения безопасности судоходства и экологии, а также есть ли шанс на восстановление подводных трубопроводов.

9 часов назад
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

Вчера, 10:39
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

Позавчера, 16:47
Василий Парфенов

В конце сентября, по не установленным пока причинам, возникли утечки на газопроводах «Северный поток». Многие издания и пользователи интернета уже подробно проанализировали (и продолжают обсуждать), каковы политические и экономические последствия этого инцидента. В свою очередь, Naked Science постарается оценить, чем обернется происшествие с точки зрения безопасности судоходства и экологии, а также есть ли шанс на восстановление подводных трубопроводов.

9 часов назад
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

3 сентября
Алиса Гаджиева

В «Кратких сообщениях Института археологии» опубликована статья Михаила Казанского и Анны Мастыковой, в которой авторы обобщили все известное из самых разных источников (от позднеантичных авторов до материалов археологических раскопок) о народе акациры. В результате они не только узнали, где те жили во время Великого переселения народов, но и предположили, как это племя нашло общий язык с соседями.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: