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:
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 1899 0 Научные открытия
1
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 1575 0 Научные открытия
0
Физики объяснили роль гравитации в проявлении квантовых свойств
Физики из Австрии объяснили роль гравитации в подавлении проявления квантовых свойств микромира. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Physics. Исследование микромира — взаимодействий элементарных частиц — проводится, как правило, на низких энергиях в пренебрежении эффектами гравитации. Однако ..
2015-06-16 7368 0 Научные открытия
0
Физики осуществили квантовую телепортацию на 25 километров
Физики телепортировали квантовое состояние фотона на расстояние 25 километров. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Photonics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте AlphaGalileo. В своем эксперименте ученые разнесли два запутанных фотона на расстояние в 25 километров по оптическому ..
2014-09-23 2462 0 Научные открытия
1
Физики наблюдали странное движение электрона
Ученые из Японии и Австрии исследовали энергетические уровни Ландау свободного электрона при его движении в магнитном поле. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте RIKEN. Энергетические уровни Ландау возникают при движении ..
2014-08-09 2659 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 1805 0 Научные открытия
0
Физики создали источник равных одиночных фотонов
Физики из Швейцарии, Франции и Германии создали источник света, который испускает одиночные фотоны равной длины волны. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Phys.org. Созданный учеными источник ..
2015-09-08 3898 0 Научные открытия
1
Физики создали новую теорию времени
Физики предположили, что минимально возможный в физической Вселенной масштаб времени на несколько порядков больше планковского времени. Более того, существование такого масштаба меняет фундаментальные уравнения квантовой механики, а вместе с этим — и представления о природе времени. Авторы настаивают ..
2016-02-04 3770 0 Научные открытия
1
Российские физики восстановили запутанность «распутавшегося» квантового света
Российские ученые разработали метод восстановления квантовой запутанности и проверили его экспериментально. Работа физиков расширяет возможности квантовой связи и квантовой криптографии. Результаты своих исследований они опубликовали в журнале Nature Photonics, а кратко о них сообщается в пресс-релизе Российского квантового центра, ..
2015-10-13 1681 0 Научные открытия
0
Найден способ проверить теорию петлевой квантовой гравитации
Петлевая квантовая гравитация может решить одну из самых крупных проблем физики: примирить между собой общую теорию относительности и квантовую механику. Но подобно другим умозрительным теориям квантовой гравитации, петлевая квантовая гравитация еще не была проверена экспериментально. ..
2012-01-16 3657 0 Научные открытия
0
Физики усложнили самый красивый эксперимент
Исследователи продемонстрировали волновую природу самых крупных на данный момент молекул в эксперименте по квантовой интерференции на дифракционной решетке. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology. Эксперимент с квантовой интерференцией некоторые исследователи называли "самым красивым" в истории физики. В новой ..
2012-03-26 1895 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 2129 0 Научные открытия
0
Ученые получили изображения кота Шредингера
Физики из Вены и Нью-Йорка впервые продемонстрировали снимки камеры, когда последняя не видела оригинал изображения. Визуализация, сделанная аппаратом при помощи трафарета и лазеров, имеет форму кошек и символически напоминает о квантовом эффекте кота Шредингера. Результаты своих исследований ..
2014-08-28 2435 0 Научные открытия
0
Австралийские физики успешно испытали захватный луч
Австралийские физики создали и успешно испытали притягивающий (захватный) луч, сообщает интернет-издание Cnet. Полученный при помощи полого лазерного луча (яркого по краям и темного в центре), он смог переместить частицы диаметром 0,2 миллиметра на 20 сантиметров. Это расстояние примерно в сто раз больше, чем во время ..
2014-10-22 2448 0 Научные открытия
0
Физики вывели квантовую механику из полевой теории струн
Американские физики-теоретики продемонстрировали возможность получения квантовомеханических соотношений из специального случая струнной теории поля (полевой теории струн). Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physics Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета Южной ..
2014-11-05 2519 0 Научные открытия
1