Можно ли дистанционно создать искусственную решётку для управления электронами?

Группа, возглавляемая Атачем Имамоглу из Института квантовой электроники ETH Цюриха, представила метод, позволяющий с помощью материалов муаре создать пространственно периодическое электрическое поле, воздействующее исключительно на движение электронов в полупроводнике. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review X.
Можно ли дистанционно создать искусственную решётку для управления электронами?
Изображение носит иллюстративный характер

Традиционно для усиления слабого взаимодействия между электронами создавались искусственные кристаллические решётки с увеличенными периодами, что позволяло повысить относительную значимость малых энергетических вкладов электронных взаимодействий. Однако такой подход часто влиял не только на динамику электронов, но и на другие ключевые физические процессы.

Механизм формирования муаре-структуры основывается на использовании двух одноатомных слоев, которые, будучи слегка скручены относительно друг друга под углом менее двух градусов, создают эффект биения. Этот эффект приводит к образованию «сверхрешётки» с существенно увеличенным расстоянием между узлами, что задаёт оптимальные условия для контроля за движением электронов.

Для реализации метода скрученный гексагональный нитрид бора располагается над атомным слоем полупроводника – молибденом диселенидом. Такое решение позволяет индуцировать в полупроводнике периодическое электрическое поле, не нарушая стабильность нейтральных экситонов, которые используются для косвенного изучения электронной динамики.

Использование экситонов в эксперименте играет ключевую роль: при воздействии света определённой частоты происходит возбуждение экситонов, чья спектральная характеристика служит индикатором поведения электронов. При варьировании напряжения и, соответственно, числа электронов, при заполнении одной или двух третей узлов решётки наблюдается формирование регулярного распределения, а при дальнейшем увеличении плотности явно проявляются сильные электрон-электронные взаимодействия.

Полученные данные показывают, как добавление избыточных электронов способно инициировать переход материала из состояния электрического изолятора в сверхпроводящее, что подчёркивает важность точного контроля взаимодействий между электронами.

«Наша новая методика захватывающая, поскольку обладает высокой контролируемостью и, в принципе, может быть применена к множеству других материалов», — отмечает Атач Имамоглу, подчёркивая универсальность подхода и перспективы его применения в исследованиях разнообразных систем.

Дополнительное добавление слоёв позволяет модулировать силу создаваемого электрического поля, что открывает возможность создания многослойных систем, где электроны получают не только спин, но и псевдоспин, отражающий расположение в конкретном слое. Такой контроль является ключевым для будущих исследований экзотических состояний, в том числе хиральных спиновых жидкостей, ранее недоступных экспериментальной проверке.

Дистанционное создание пространственно периодического электрического поля с помощью муаре материалов представляет собой значительный прорыв в экспериментальной физике конденсированного состояния, позволяя детально изучать слабые электронные взаимодействия, лежащие в основе сверхпроводимости и других уникальных свойств сложных материалов.


Новое на сайте

20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b] 20051[b]Зелёные камни в пещере Пиренеев: четыре тысячи лет медной металлургии[/b]
Ссылка