«Кроличьи норы» для электронов

Физики замечали необыкновенное перемещение электронов вглубь кристалла полуметалла Вейля по особенным проводящим каналам.

Исследователи из Принстонского университета нашли необычное неповторимое поведение электронов в кристалле арсенида тантала (TaAs), представляющего собой так называемый полуметалл Вейля. В отличие от большинства материалов, в которых электроны перемещаются по поверхности, тут электроны опускались вглубь кристалла через особенные проводящие каналы. Это явление вероятно откроет новые возможности в электронных разработках.

Результаты изучения размещены в респектабельном издании Science.

Трехмерное изображение переходов электронов, полученное посредством сканирующего туннельного микроскопа На рисунке продемонстрирована схема соединений поверхностей кристалла при определенных значениях импульса электрона (точки Вейля). Электрон покидает поверхность в красной точке и может возвратиться в синей точке-партнере и напротив. Кристаллическая структура арсенида тантала. Атомы тантала продемонстрированы синим, а мышьяка– зеленым цветом.‹ ›

Во второй половине 20-ых годов двадцатого века Поль Дирак вывел собственный известное уравнение, обрисовывающее физику частиц со поясницей 1/2, взявших наименование фермионы. Именно на его базе он предсказал существование позитрона. Но оказалось, что уравнение Дирака допускает и другие решения, каковые  соответствуют более экзотическим частицам. Во второй половине 20-ых годов XX века германский математик Герман Вейль взял ответ для безмассовых частиц, названных фермионами Вейля.

За прошедшие практически 90 лет их так и не удалось найти как фундаментальные частицы. Но теория предвещала, что они смогут существовать как квазичастицы – коллективные возбуждения электронов в кристаллах особенных полуметаллов, взявших имя Вейля. Лишь в 2015 году исследователям из того же Принстонского университета удалось доказать, что таким материалом есть арсенид тантала.

Вейлевские фермионы воображают громадной интерес, потому, что их безмассовость разрешит руководить ими намного стремительнее, чем простыми электронами. Исходя из этого вейлевские полуметаллы смогут быть использованы для стремительных электронных устройств. Тут нужно осознавать, что электроны, очевидно, имеют массу, а вот поведение квазичастицы в соответствии с квантовыми законами соответствует нулевой действенной массе.

Помимо этого, вейлевские частицы топологически защищены. Это квантовое явление свидетельствует, что свойства перемещения этих частиц таковы, что они не смогут быть рассеяны недостатками либо возмущениями среды. Они как бы огибают их.

А это ведет к тому, что, во-первых, они испытывают малое либо по большому счету нулевое (как в сверхпроводниках) сопротивление. А, во-вторых, их перемещение весьма стабильно и не подвержено влиянию дефектов и шумов материала.

Как раз таковой необыкновенный материал изучили авторы данной работы. Им удалось найти еще одно его неповторимый свойство. При определенной скорости и направлении перемещения (импульсе) электроны погружались в кристалл и оказались на противоположной поверхности.

Исследователям кроме того удалось взять трехмерные картины таких переходов посредством высокочувствительного сканирующего туннельного микроскопа, одного из немногих инструментов, благодаря которому возможно замечать электронные волны на поверхности кристалла.

Как сообщил один из авторов работы, доктор физических наук Али Яздани (Yazdani), это похоже на то, что электроны идут вниз по кроличьей норе. В других материалах ничего аналогичного нет.

Значения импульса, при которых появляется эффект (вейлевские точки, либо узлы), возможно разглядывать как порталы, где электроны переходят с одной поверхности на противоположную. Теория предвещает, что эти точки существуют парами, так что ушедший электрон может возвратиться через точку-партнера.

По данным Принстонского университета

Создатель: Алексей Понятов

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Cамая близкая к земле экзопланета обнаружена в системе альфа центавра
• Почему от стресса толстеют

Путешествие в кроличьей норе.

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Представлен новый тип чернил для цветной печати

  Несколько исследователей из Сеульского национального университета (Республика Корея) и Калифорнийского университета в Риверсайде (США) создала разработку…

• Прорыв в материалах для спинтроники

  Исследователям Университета Майнца в первый раз удалось конкретно замечать 100 процентов спиновую поляризацию соединения Гейслера. Авторы назвали…

• Электрометры для нанотехнологии

  Электрометры – это инструменты, предназначенные для измерения величины заряда либо разности потенциалов при помощи измерения электростатических сил (сил…

• Получить нанопорошок поможет ускоритель электронов

  Высокоэнергетичный поток электронов выбивает атомы никеля из примера. При последующем осаждении никеля на подложке формируются наночастицы. Российские…