Физики управляли квантовой симметрией двухслойного графена

Физики управляли квантовой симметрией двухслойного графена

Ученые из США, Канады и Японии наблюдали дробный квантовый эффект Холла в двухслойном графене и показали возможность управления свойствами такого материала действием электрического поля. Свое исследование авторы опубликовали в статье в журнале Science.

Физикам удалось при помощи электрического поля управлять нарушениями симметрии в двухслойном графене. Помещая двухслойный графен перпендикулярно направлению линий электрического поля, исследователи наблюдали ряд фазовых переходов, меняющих свойства проводимости системы. В отличие от обычного (монослойного) графена, в двухслойном существует энергетическая щель (в которой не могут находится электроны с соответствующими значениями энергий), управляя шириной которой можно менять свойства проводника.

Двухслойный графен представляет собой пару сложенных один над другим монослоев графена. Слои расположены на расстоянии менее одного нанометра друг от друга, что позволяет электронам из одного слоя графена туннелировать в другой.

Туннелирование — преодоление частицей потенциального барьера (при наличии ненулевой вероятности), когда энергии частицы для этого недостаточно. Явление носит существенно квантовый характер — согласно классической физике, такой частице не удалось бы выйти из пределов потенциальной ямы.

Эффект Холла в классической электродинамике представляет собой возникновение разности потенциалов (напряжения) в поперечном сечении проводника с постоянным током при его помещении в магнитное поле. Квантовый эффект проявляется в двумерных структурах и связан с появлением дискретных (прерывных) уровней проводимости. Дробный квантовый эффект Холла, в отличие от целочисленного (нормального) квантового эффекта Холла, наблюдается в сильных магнитных полях и связан с ограниченными размерами потенциальной ямы и коллективным поведением электронов в проводнике, описываемым в терминах квазичастиц.

Ученые считают, что управление состояниями в двухслойном графене, возникающими при дробном квантовом эффекте Холла, при помощи электрического поля потенциально может найти применение в квантовый компьютерах. Физики связывают это с высокой степенью симметрии, имеющей место в исследуемом материале.

Lenta.ru

Похожие новости:
Графен помог покрыть металлы и алмазы нанотрубками
Группе американских исследователей удалось найти способ выращивания углеродных нанотрубок на листе графена. Их открытие позволяет покрывать плотным лесом из вертикально ориентированных нанотрубок материалы, которые ранее не допускали подобную операцию. Подробное описание методики приводится на страницах ..
2013-05-30 2359 0 Научные открытия
0
Физики заподозрили существование новой формы твердого вещества
Французско-американская группа физиков обнаружила, что поведение охлажденного сплава алюминия, железа и кремния одновременно напоминает поведение кристаллов и стекол, но не является ни тем ни другим, ни даже квазикристаллом. Новую высокоупорядоченную форму вещества ученые назвали q-стеклом, ее описание опубликовано в журнале Physical ..
2013-08-10 2561 0 Научные открытия
0
Физики узнали причину главного недостатка графена
Группе физиков под руководством Кирилла Болотина из Университета Вандербильда удалось установить причину низкой электронной мобильности в графене. Кроме этого они смогли увеличить этот показатель в три раза. Результаты их работыпубликует журнал Nature Communications. Исследователи помещали слой графена на специальную подложку с позолоченными ..
2012-03-14 2187 0 Научные открытия
0
Российские физики открыли способ создания сверхтонких алмазов
Если углерод в виде нескольких слоев графена обработать водородом, он способен превращаться в диаман — сверхтонкую алмазную пленку. Открытие, которые совершила российско-американская группа физиков под руководством Павла Сорокина из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов, опубликовано ..
2014-02-07 2186 0 Научные открытия
0
В лаборатории Новоселова обнаружили самозалечивание графена
Исследователи под руководством нобелевского лауреата Константина Новоселова засняли процесс спонтанного восстановления дыр в графене. Работа ученых пока не принята к публикации, но ее препринт уже появился в архиве Корнельского университета. Кратко содержание работы пересказывает блог Technology ReviewАвторы создали с помощью ..
2012-07-10 1812 0 Научные открытия
0
Ученые изучают магнитные свойства графена
Уже прошло около трех лет с момента открытия графена - нового материала, способного изменить мир благодаря своей беспрецедентной прочности, гибкости и проводимости. Сейчас ученые начали исследовать наличие магнетизма у материала, которое может революционизировать свое применение в ряде ..
2014-01-06 2609 0 Научные открытия
0
Графеновые полоски оказались раем для «баллистических» электронов
Международная группа исследователей обнаружила, что полоски графена проводят электрический особым образом. Сами исследователи назвали такой режим токопроводности «баллистическим». Статья ученых появилась в журнале Nature. Объектом исследования выступали полоски графена шириной 40 нанометра, выращенные на карбиде ..
2014-02-06 2043 0 Научные открытия
0
Физики придумали первый танцующий кристалл
Физики-теоретики из Канады и США спрогнозировали существование кристалла, элементы которого находятся в непрерывном движении. Последнее обусловливает их свойства симметрии, получившие название хореографического порядка. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко о них сообщает Physics.Обычные ..
2016-01-12 2389 0 Научные открытия
1
Ученые усомнились в реальности борофена
Две группы химиков пришли к противоположным выводам о возможности существовании аналога графена, составленного из атомов бора. Ученым из Университета Брауна и китайского Университета Цинхуа удалось получить молекулу, напоминающую фрагмент такого вещества; ученые из МФТИ и Нанкинского университета ..
2014-02-06 1800 0 Научные открытия
0
Графен поможет заново определить единицу силы тока
Британские физики разработали первый одноэлектронный насос на основе квантовой точки, выполненной из графена. Установка, собранная группой ученых из Национальной физической лаборатории (NPL) и Кембриджского университета, описана в статье в Nature Nanotechnology. Обзор публикации приводит Phys.org.Одноэлектронный насос ..
2013-05-16 1988 0 Научные открытия
0
Учёные предложили графан для транспортировки водорода
Физики из Троицка изучили материал, способный адсорбировать водород в значительных количествах, намного превышающих критерии Министерства энергетики США. В перспективе открытие может быть полезно для более выгодной транспортировки водорода, который становится всё более популярен в качестве альтернативного ..
2012-09-2 2171 0 Научные открытия
0
Наночастицы оказались давним спутником человека
Ученые обнаружили, что люди практически постоянно взаимодействуют с наночастицами в повседневной жизни. Соответствующая статья появилась в журнале ACS Nano, а ее краткое изложение приводится на сайте Университета Орегона, сотрудники которого принимали участие в работе. По мнению исследователей, новые результаты указывают ..
2011-10-25 2287 0 Научные открытия
0
Thomson Reuters представил наиболее перспективные научные направления 2014 года
Медиакорпорация Thomson Reuters вместе с Китайской академией наук представили список самых перспективных направлений научных исследований в 2014 году. Список основан на всестороннем анализе цитирования научной литературы. Об этом сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру». В каждой ..
2014-12-17 2837 0 Научные открытия
0
«Горячие» трансформации графена и углеродных нанотрубок
  Графен - перспективный материал высоких технологий 21 века (Нобелевская премия, 2010 г.) - целенаправленно трансформируется под действием молекулярной «горячей резки». Проведенное исследование выявило уникальные процессы на поверхности графенового слоя углерода под действием нагретых микроволновым излучением наночастиц металлов. ..
2014-11-29 4569 0 Научные открытия
0
В метеорите Хатырка найден новый «невозможный» икосаэдрический квазикристалл
Геологи из Флорентийского университета, Калифорнийского технологического института и Университета Принстона обнаружили в обломках метеорита «Хатырка» (обнаружен в Корякском нагорье, Россия) не описанную ранее фазу квазикристаллов. Это третья природная находка подобных материалов за всю историю поисков и первая находка, указавшая ..
2016-12-09 4321 0 Научные открытия
0