Вигнеровский кристалл в углеродной нанотрубке

Кроме того при близкой к полному нулю температуре большая часть электронов в жёстком теле имеют весьма громадную кинетическую энергию.

Рис. 1. Ожидаемое заполнение дискретных
энергетических уровней
маленькой нанотрубки электронами

Это связано с тем, что электроны, будучи фермионами, подчиняются статистике Ферми-Дирака и исходя из этого не конденсируются на одном уровне с минимальной энергией, а в соответствии с принципом Паули попарно («спин вверх», «спин вниз») занимают большое количество энергетических уровней вплоть до отметки Ферми EF ~ 1 эВ. При громадной концентрации электронов их средняя кинетическая энергия существенно превышает среднюю энергию межэлектронного сотрудничества, и именно она определяет электронное строение жёстких тел.

Но при низкой концентрации электронов главную роль начинает играться кулоновское отталкивание между ними. В 1934г. Вигнер продемонстрировал [1], что электроны наряду с этим образуют упорядоченное состояние – так называемый вигнеровский кристалл, в котором любой электрон локализован в окрестности определенной точки пространства. Данный “электронный кристалл” формируется спонтанно, и его структура не зависит от размещения хороших ионов в “ядерном кристалле”.

Для образования вигнеровского кристалла требуется только чистая, с минимальным числом недостатков совокупность. Сейчас экспериментально он наблюдался лишь на поверхности жидкого гелия [2] (двумерный вигнеровский кристалл).

Рис. 2. Одномерный вигнеровский кристалл в углеродной нанотрубке

Сравнительно не так давно в Калифорнийском технологическом университете на протяжении работ по изучению бездефектных углеродных нанотрубок был обнаружен необычный эффект [3]: при добавлении в нанотрубку нескольких (в пределах 10) электронов все они имели однообразное направление поясницы, вопреки ожидаемой картине заполнения энергетических уровней электронами с противоположно направленными поясницами (рис. 1).

Выполненный авторами [3] анализ продемонстрировал, что обстоятельством этого есть формирование в нанотрубке одномерного вигнеровского кристалла, причем не простого, а спин-поляризованного (рис. 2). Расстояние между электронами в таком кристалле образовывает около 100 нм – достаточно большое количество, дабы постараться организовать операции со поясницами отдельных электронов методом действия на них внешними управляющими сигналами.

Пока не светло, выживет ли вигнеровский кристалл в следствии для того чтобы действия. В случае если да, то его возможно будет применять в качестве регистра для хранения спиновых операций и кубитов с ними.

Создатель – Л. Опенов

• 1. J.B.Gosk et al., Supercond. Sci. Technol. 21, 065019 (2008)
• 2. C.Grimes, G.Adams, Phys. Rev. Lett. 42, 795 (1979)
• 3. V.Deshpande, M.Bockrath, Nature Phys. 4, 314 (2008)

Случайные записи:

• Европейские исследователи создали новый композитный материал с изменяемой прозрачностью
• Новый способ нанесения рисунка на кремниевых подложках

Углеродные нанотрубки

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Сибирские ученые создали кристаллы, расширяющие возможности лазеров

  МОСКВА, 21 апр — РИА Новости. минералогии Института и Учёные геологии им. В. С. Соболева СО РАН создали образцы кристаллов с улучшенными особенностями,…

• Разработан новый способ выращивания легированных кристаллов ниобата лития

  Группа исследователей кафедры кристаллографии СПбГУ создала новый метод выращивания легированных кристаллов ниобата лития. Как информирует пресс-служба…

• Реакции в кристалле

  Исследователи из америки создали кристаллы, каковые смогут поменять собственный состав, сохраняя наряду с этим строение жёсткой кристаллической решетки….

• Эксперименту «плазменный кристалл» прочат нобелевскую премию

  В первых числах Февраля на борту Интернациональной космической станции началась последняя 12-я сессия опыта Плазменный кристалл в области физики пылевой…