Войти

Обнаружение «странного» поведения электронов позволит менять принципы связи

841
0
0

Источник изображения: topwar.ru

Китайские учёные из Нанкинского университета под руководством Лэй Вана подтвердили обнаружение странного поведения электронов в тонком углеродном материале.

Эксперимент, результаты которого ранее были опубликованы в журнале Nature, показал новый способ движения электронов, который не вписывается ни в двумерное, ни в трёхмерное пространство.

Группа физиков изучала тонкие слои материала из атомов углерода, расположенных в форме ромбов. Целью было наблюдение за идеально эффективными токами. Однако при помещении образца в магнитное поле электроны повели себя странно: они демонстрировали трансмерный аномальный эффект Холла (принято обозначать TDAHE).

В обычном эффекте Холла электроны в тонком материале под магнитным полем движутся по круговым орбитам и смещаются к краям. В новом явлении материал реагировал на два взаимно перпендикулярных магнитных поля одновременно. Электроны совершали петли как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях — хотя толщина образцов (2–5 нанометров) слишком мала для полноценного 3D-поведения и слишком велика для чистого 2D.

Сначала исследователи заподозрили ошибку. Но повторные эксперименты на разных образцах подтвердили результат. Учёные назвали это состояние «трансмерным» (transdimensional). Оно существует в промежуточном режиме, не относясь ни к хорошо изученным 2D-, ни к 3D-системам. Они утверждают, что это не «смесь» измерений, а принципиально новый режим движения элементарных частиц.

Эксперты отмечают, что такое поведение связано с нарушением симметрии в математическом описании состояний электронов. Новое состояние иногда сравнивают с так называемым «четверть-металлом», где возможности электронов ограничены особым образом. Это особое состояние материи в сильно коррелированных двумерных материалах, прежде всего в ромбоэдрическом графене. Говоря проще, в обычном металле электроны могут занимать 4 состояния в зоне проводимости: два по спину (вверх/вниз) и два по так называемой долине (valley - особенность зонной структуры графена). В четверть-металле сильные межэлектронные взаимодействия плюс внешние поля (электрическое, магнитное) «ломают» симметрию, и все носители заряда спонтанно собираются в одном единственном состоянии. Физики называют его карманом.

Открытие может повлиять на понимание квантовых материалов и развитие электроники. Теперь команда Лэй Вана планирует искать «трансмерную физику» в других веществах и изучать её с помощью более точных инструментов.

Примером возможного использования этого открытия может стать развитие систем защищённой связи, когда необходимо зашифровать сигнал особым образом. В частности, речь идёт о гипотетической системе связи с несколькими уровнями шифрования и меньшими затратами энергии.

Также открытие позволяет взглянуть по новому на сам подход к передаче электрических импульсов - к материалам, которые используются в современном мире в качестве проводников.

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 02.11 07:13
  • 1
Як-130М встроили в единую боевую сеть, рассказали в "Ростехе"
  • 02.11 06:01
  • 1
«Борьба с многоголовым змеем». Почему интенсивность ударов ВСУ не снижается
  • 02.11 05:50
  • 1
"Мы готовы к войне": Путин предупреждает об эскалации на Балтике (Die Welt, Германия)
  • 02.11 05:46
  • 3
Россия заявила об увеличении атомного подводного флота на фоне напряженных отношений с НАТО (Newsweek, США)
  • 01.11 21:35
  • 1
Под шум боя: как ВМФ России пополнился новым подводным оружием
  • 01.11 21:20
  • 3
Военные летчики «Русских витязей» разбились на Су-30СМ
  • 01.11 20:14
  • 2
«США и НАТО не дадут». Какими могут быть гарантии безопасности для России?
  • 31.10 18:22
  • 3
Российский «патрон последнего шанса» оценили
  • 31.10 08:39
  • 2
Сергей Чемезов: "Ростех" полностью обеспечивает потребности российской армии
  • 31.10 04:40
  • 1
Во сколько американцам обойдется победа России на Украине? (Forbes, США)
  • 30.10 18:59
  • 2
Новый фрегат приблизит ВМФ к возможностям советского времени
  • 30.10 17:55
  • 1
Российские станки заняли треть отечественного рынка
  • 30.10 13:03
  • 3
Пентагон планирует к 2035 году увеличить парк истребителей ВВС США до 1500 машин
  • 30.10 04:23
  • 1
В НАТО тихая паника: Россия укрепляет перевес в военной экономике (infoBRICS, Китай)
  • 30.10 01:43
  • 3
Франция предложила разместить истребители с ядерным оружием в 10 странах