06 марта 2014
Z Гранит науки Все выпуски

Физики обнаружили новый тип квазичастиц, их назвали квантовыми каплями, или дроплетонами


Время выхода в эфир: 06 марта 2014, 08:49

Физики обнаружили новый тип квазичастиц, их назвали квантовыми каплями, или дроплетонами. Открытие, сделанное группой экспериментаторов из Германии и США, опубликовано в последнем номере журнала Nature и вынесено на обложку. Возникший в полупроводниковой квантовой яме под воздействием ультракороткого лазерного импульса дроплетон состоит из малого числа электронов и дырок, которые соединены друг с другом как молекулы в жидкости, отсюда и другое его название, квантовая капля. Квантовая яма — это потенциальная яма, которая ограничивает подвижность частиц с трех до двух измерений, тем самым заставляя их двигаться в плоском слое. А квазичастицей называют сложную квантовую систему, которая ведет себя как фундаментальная частица. Ранее уже были выявлены квазичатицы, названные левитонами, орбитонами, фонитонами и вринклонами.

Последние могут объяснить, почему на столь разных материалах как графен или бытовые шторы морщины образуются схожим образом, несмотря на различный масштаб. Дроплетон относится к хорошо известным квазичастицам, называемым экситонами, это квантово-связанные пары электронов и дырок, образующиеся при поглощении света полупроводниками. В этом процессе электрон переходит из валентной зоны, то есть небогатого электронами, почти пустого, внешнего слоя электронной оболочки атомов, в зону проводимости, где имеются свободно перемещающиеся электроны, оставляя за собой в валентной полосе положительно заряженную дырку. Электростатическая сила связывает электрон и дырку с образованием экситона, который перемещается по полупроводнику как единая частица.

По мнению руководителя эксперимента Стивена Кандифа из Университета Колорадо (University of Colorado) в Боулдере, переход в дроплетонное состояние происходит в результате увеличения плотности электронов и дырок под воздействием сверхбыстрого — 100 миллионов импульсов в секунду — лазерного излучения. Но в опытах Кандифа с коллегами не просто возникало больше экситонов, как и следовало ожидать при такой частоте лазерных импульсов. Ученые обратили внимание на то, что электроны и дырки образуют непарные конфигурации. Оказалось, что это нейтральные квантовые капли, состоящие из пяти электронов и пяти дырок. И хотя обнаруженные дроплетоны могут не иметь никакого очевидного практического применения, авторы считают, что их открытие расширит понимание поведения электронов в твердых телах, что неизбежно приведет к усовершенствованию электронных устройств. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».

Комментарии

0

Пожалуйста, авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.

Самое обсуждаемое

Популярное за неделю

Сегодня в эфире