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

19989Шесть историй, которые умещаются на ладони 19986Как 30 000 аккаунтов Facebook оказались в руках вьетнамских хакеров? 19985LofyGang вернулась: как бразильские хакеры охотятся на геймеров через поддельные читы 19984Автономная проверка защиты: как не отстать от ИИ-атак 19983Взлом Trellix: хакеры добрались до исходного кода одной из ведущих компаний по... 19982Почему почти 3000 монет в норвежском поле перевернули представление о викингах? 19981Как поддельная CAPTCHA опустошает ваш счёт и крадёт криптовалюту? 19980Слежка за каждым шагом: как ИИ превращает государство в машину тотального контроля 19979Как хакеры грабят компании через звонок в «техподдержку» 19978Почему именно Нью-Йорк стал самым уязвимым городом восточного побережья перед... 19977Как одна команда git push открывала доступ к миллионам репозиториев 19976Зачем древние народы убивали ножами и мечами: оружие как основа власти 19975Как Python-бэкдор DEEPDOOR крадёт ваши облачные пароли незаметно? 19974Послание в бутылке: математика невозможного 19973Почему ИИ-инфраструктура стала новой целью хакеров быстрее, чем ждали все?
Ссылка