Физики впервые увидели экситоны в двухслойном графене

Физики впервые увидели экситоны в двухслойном графене

Ученые из США и Японии впервые увидели экситоны в двухслойном графене с помощью фототоковой спектроскопии. Статья опубликована в Science.

Двухслойный графен впервые был описан в 2004 году наряду с «обычным», однослойным графеном группой ученых под руководством К. Гейма. Двухслойный графен состоит из двух близко расположенных листов обычного графена, так что электроны могут туннелировать из одного слоя в другой. Это приводит к необычному закону дисперсии для носителей заряда (электронов и дырок). Ширину запрещенной зоны в двухслойном графене можно легко контролировать, что позволяет подробно исследовать двумерную физику за пределами обычных полупроводников.

Существование экситонов (квазичастиц, состоящих из электрона и дырки) в двухслойном графене ранее предсказывалось теоретически. Однако экспериментально наблюдать экситоны в нем пока не удавалось из-за сильных неоднородностей используемых подложек. Кроме того, эксперименты над ультрачистым графеном осложняются небольшим размером образцов. 

Таким образом, ученые увидели в спектре графена два острых пика. При приложении внешнего напряжения к образцу эти пики сдвигались в сторону больших энергий. В принципе, такую форму спектра могут вызвать не только экситонные переходы, но и другие процессы. Однако физики исключили их, исследовав смещение положения пиков при добавлении в графен дополнительных электронов и дырок и сравнивая экспериментальные данные с теоретическими предсказаниями. В конце концов, ученые пришли к выводу, что пику с меньшей энергией отвечает переход экситонов в возбужденное состояние 1s, а пику с большей — в состояние 2p. В частности, в пользу этой гипотезы говорит то, что отношение амплитуд пиков (около 0,05) совпадает с теоретически рассчитанной величиной.

Недавно мы писали, как химики отфильтровали виски с помощью мембраны из оксида графена. А подробнее про экситоны можно прочитать в нашем материале «Зоопарк квазичастиц».

Дмитрий Трунин

N+1

Похожие новости:
В графене создали запрещенную зону
Ученые создали в графене запрещенную зону, поместив его на изгибы подложки из карбида кремния. Работа опубликована в журнале Nature Physics, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Технологического института Джорджии. В качестве подложки ученые использовали карбид углерода, в котором создавались ..
2012-11-20 1151 0 Технология
0
Смятый графен стал основой искусственных мышц
Физики научились контролировать образование складок на графене и использовали их для создания искусственных «мышц» - электромеханического двигателя. Работа опубликована в журнале Nature Materials, а ее краткое содержание приводит сайт университета Дьюка. Для управления образованием складок на одноатомном углероде ученые использовали ..
2013-01-29 1153 0 Технология
1
Графен оказался идеальным материалом для бронежилетов
Физики в новом баллистическом тесте продемонстрировали высокую ударопрочность графена, а также сравнили его с бронежилетом. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте New Scientist. В новом тесте ученые использовали лазерный импульс, ..
2014-11-30 3403 0 Технология
4
Ученые задумались о создании графенового лазера
Немецкие ученые с зарубежными коллегами изучили динамику электронов в графене под действием магнитного поля. Их исследование может помочь в создании нового типа лазеров, сообщили авторы в статье, опубликованной в журнале Nature Physics. Графен является одним из основных материалов для исследований ..
2014-11-26 1033 0 Технология
0
Графену с дефектами нашли применение в топливных элементах
Физики из США показали, что локальные дефекты в кристаллической структуре однослойного графена могут привести к эффективному переносу протонов через него. Это может найти применение в конструкции топливных батарей будущего. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, ..
2015-03-20 1141 0 Технология
0
Sony и Panasonic работают над новым поколением оптических дисков
Хотя многие компании видят будущее архивного хранения за облачными сервисами, это не останавливает Sony и Panasonic продвигать новые технологии в создании оптических дисков. Скорее всего именно эти две компании создадут следующий стандарт для локального хранения данных на оптических дисках. В ..
2013-07-30 1174 0 Технология
0
Китайские ученые создали батареи на основе графена
Китайские ученые создали батареи на основе графена. Статья ученых пока не принята к публикации в рецензируемом журнале, однако еепрепринт доступен на сайте arXiv.org В рамках работы ученые помещали в раствор хлорида меди при комнатной температуре пару электродов, соединенных ..
2012-03-6 2350 0 Технология
0
В США сообщили о прогрессе в инерциальном термоядерном синтезе
Физики из США, Японии и Франции сообщили о прогрессе в инерциальном управляемом термоядерном синтезе, достигнутом в расположенном в Ливерморской национальной лаборатории комплексе лазерных термоядерных реакций. Результаты исследований авторы опубликовали в Nature Physics, а кратко о них сообщается на сайте Phys.org.При помощи ..
2016-01-19 967 0 Технология
0
Физики впервые создали топологический экситонный изолятор
Физики впервые смогли остановить электрический ток в двумерном слоистом материале за счет «сцепления» электронов и дырок в соседних слоях, получив таким образом первый двумерный топологический экситонный изолятор. Такие устройства могут быть использованы для защиты состояний кубитов ..
2017-12-09 117 0 Технология
0
Российские физики научили наночастицы выполнять логические операции
Коллектив, состоящий из четверых российских ученых, создал биороботов, которые способны производить логические операции вне клетки. Физики из Москвы опубликовали результаты своего исследования в журнале Nature Nanotechnology, импакт-фактор которого один из самых высоких в мире и равен 33. Ученым ..
2014-08-18 1020 0 Технология
0
IceCube посмотрел на нейтрино высоких энергий сквозь Землю
Физики с помощью нейтринного детектора IceCube в Антарктиде впервые смогли проследить за тем, как взаимодействуют с атомами вещества нейтрино высоких энергий — от 6 до 380 тераэлектронвольт. Для этого они использовали в качестве «тормоза» для частиц всю нашу планету. Статья опубликована в Nature.Нейтрино малой энергии очень ..
2017-11-23 935 0 Технология
0
Физики продемонстирировали прозрачное железо
Электромагнитные волны могут сделать ядро атома железа прозрачным. Такой эффект продемонстрировали в своём эксперименте учёные, работающие на синхротроне в исследовательском центре DESY. Параллельно они доказали, что светом можно управлять и создали деталь для квантового компьютера будущего. Полученный эффект ..
2012-02-9 1708 0 Технология
0
На шаг ближе к управляемому термоядерному синтезу
Используя систему подогрева, физики впервые преуспели в предотвращении возникновения нестабильностей, разработав инновационную технологию, которая является важной ступенью на пути к созданию Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER). Ученым удалось достичь важной вехи: они остановили рост нестабильностей ..
2012-01-23 1330 0 Технология
0
Аннигиляцию частиц впервые наблюдали на квантовом компьютере
Физики из Австрии и Германии впервые использовали квантовый компьютер для симуляции взаимодействий элементарных частиц методами решетчатой калибровочной теории. Работа ученых позволяет в режиме реального времени проследить за рождением и уничтожением (аннигиляцией) пары частица-античастица в физическом вакууме. Исследование ..
2016-06-23 1113 0 Технология
0
Китайские термоядерщики получили рекордную температуру
Физики в Китае на термоядерном реакторе Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) получили рекордную для аналогичных установок температуру в 49,99 миллиона градусов по Цельсию. Об этом сообщает издание South China Morning Post.Полученная водородная плазма в EAST в три раза горячее ..
2016-02-05 1267 0 Технология
1