Физики нашли квантовую «пуповину» между металлами и изоляторами
Ученым удалось объяснить эффект «квантовой пуповины» — явления, при котором одному импульсу электрона могут соответствовать несколько энергий. Эффект «квантовой пуповины» расширяет и дополняет наше понимание физики твердого тела и зонной теории.
Согласно квантовой теории, электроны в атомах могут занимать только строго определенные уровни энергии, между которыми существуют запрещенные зоны. В твердых телах, состоящих из множества атомов, ситуация становится сложнее: электроны формируют разрешенные и запрещенные энергетические зоны.
В металлах, где электроны могут свободно перемещаться, разрешенная и запрещенные зоны перекрывают друг друга. В изоляторах, наоборот, широкие запрещенные зоны блокируют движение электронов, а материал не может проводить электричество.
Важны как энергия, так и импульс (или скорость) электронов: электрон может принимать различные значения импульса. Значит, его энергия тоже меняется, но только в определенном диапазоне. Чтобы перейти из одного разрешенного диапазона энергии в другой, электрону нужна дополнительная энергия из внешних источников.
Как именно распределяются эти энергетические зоны, зависит от материала и силы взаимодействия между электронами. Эту силу можно контролировать, изменяя состав материала легированием — введением примесей атомов другого типа.
Исследователи из Венского технического университета (TU Wien) обнаружили универсальное явление, связанное с переходами между квантовыми состояниями в твердых телах. Выяснилось, что при изменении силы взаимодействия между электронами одна разрешенная зона энергии может разделиться на две.
Однако в процессе разделения эти две зоны остаются связаны своеобразной квантовой «пуповиной». В большинстве случаев электрон должен выбрать одну из зон, но существует одна особая точка величины импульса электрона, где возможен широкий диапазон значений энергии, соединяющий обе зоны.
Эффект «квантовой пуповины» наблюдали ранее, но его причины оставались неясными. Теперь ученым удалось доказать, что это явление закономерно и можно определить условия, при которых пуповина возникает. Открытие физиков вводит новую категорию состояний в твердых телах, находящихся между проводниками и изоляторами. Научная работа опубликована в журнале Nature Communications.
«Наши результаты показали, что „пуповина“ должна возникать естественным образом при разделении энергетических зон. Это открывает новый взгляд на свойства материалов, которые могут быть полезны для создания новых технологий», — отметил профессор физики Карстен Хельд (Karsten Held).
Telegram 
Дзен 
VK С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Восьмилетнее исследование привело к выводу, противоречащему популярным стереотипам о вреде цифровых гаджетов для подрастающего поколения. Большое количество времени, проведенного перед экранами смартфонов, компьютеров или телевизоров в детстве, оказалось напрямую связано с более высокими когнитивными способностями в подростковом возрасте.
Археологи изучили одну из погребальных камер древнеегипетской гробницы и проследили, как менялась организация захоронений от XXV династии до птолемеевского периода. Исследователи пришли к выводу, что кажущийся беспорядок в гробнице на самом деле подчинялся определенной логике.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии