Ssylka

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

18884Знаете ли вы, что приматы появились до вымирания динозавров, и готовы ли проверить свои... 18883Четыреста колец в туманности эмбрион раскрыли тридцатилетнюю тайну звездной эволюции 18882Телескоп Джеймс Уэбб раскрыл тайны сверхэффективной звездной фабрики стрелец B2 18881Математический анализ истинного количества сквозных отверстий в человеческом теле 18880Почему даже элитные суперраспознаватели проваливают тесты на выявление дипфейков без... 18879Шесть легендарных древних городов и столиц империй, местоположение которых до сих пор... 18878Обзор самых необычных медицинских диагнозов и клинических случаев 2025 года 18877Критическая уязвимость CVE-2025-14847 в MongoDB открывает удаленный доступ к памяти... 18876Научное обоснование классификации солнца как желтого карлика класса G2V 18875Как безграничная преданность горным гориллам привела Дайан Фосси к жестокой гибели? 18874Новый родственник спинозавра из Таиланда меняет представления об эволюции хищников Азии 18873Как новая электрохимическая технология позволяет удвоить добычу водорода и снизить... 18872Могут ли ледяные гиганты Уран и Нептун на самом деле оказаться каменными? 18871Внедрение вредоносного кода в расширение Trust Wallet привело к хищению 7 миллионов... 18870Проверка клинического мышления на основе редких медицинских случаев 2025 года