Состояния электронов в твердых телах ответственны за различные свойства материалов, такие как цвет и электрическая проводимость. Однако вследствие их заключения в кристалле весьма трудно исследовать квантовые физические свойства электронов подробно. Константин Блиох и Франко Нори из RIKEN в сотрудничестве с исследователями из Австрии успешно измерили свободные электронные состояния, эквивалентные состояниям в твердых телах, впервые используя вихревые электронные лучи, сформированные трансмиссионным электронным микроскопом. Квантовые состояния электрона в магнитном поле известны как состояния Ландау. Следы этих состояний в твердых телах можно измерить с помощью экспериментов электронной проводимости, однако специфика движений электронов и их вращательную динамику в пределах кристалла невозможно наблюдать напрямую. Блиох и Нори вместо этого попытались произвести электроны в состоянии Ландау в свободном пространстве, где проще наблюдать их детальные свойства. Ученые использовали трансмиссионный электронный микроскоп, чтобы произвести нанометровые вихревые лучи свободных электронов. В сочетании с внешним магнитным полем параметры вихревого луча, такие как радиус, могут устанавливаться в соответствии с различными состояниями Ландау. Для исследования вращательных свойств электронов в магнитном поле исследователи отрезали части лучей с острой кромкой и поместили кромку вдоль вихря. Так удалось выявить внешнюю вращательную динамику электронов, включая структуру их квантовых траекторий. Исследование показало, что квантовые электроны демонстрируют вращения под тремя различными углами, определяемыми вихревым квантовым количеством состояний Ландау. Все это существенно контрастирует с однородным вращением классических электронов в магнитном поле, но совместимо с текущими теоретическими предсказаниями. «Наиболее захватывающий результат работы не в том, что мы, наконец, наблюдали состояния Ландау вне твердых тел, а в том, что внешняя вращательная динамика квантовых электронов в магнитном поле существенно отличается от классического сценария», отметил Блиох. Технология вихревого электронного луча обеспечивает новые сведения о фундаментальных свойствах состояний Ландау. «Мы впервые измерили свойства квантовых электронов», пояснил Нори. „Эти свойства неразличимы в сыпучих материалах, поскольку твердые тела имеют дефекты, грани и поверхности. Эти свойства встречаются на фундаментальном уровне квантовой механики и могут в равной степени проявляться в других системах“. 01.12.2014 |
Хайтек
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений | |
Для инженеров, работающих над мягкой робо... |
Инструмент прогнозирования ускорит исследования в области сверхпроводников | |
Функциональность многих современных передовых ... |
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом | |
С помощью большой языковой модели инженеры Мас... |
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка | |
Слабые флуктуации в сверхпроводимости, яв... |
Роняйте на здоровье. Разработан материал для электроники с адаптивной прочностью | |
Неприятности случаются каждый день, и есл... |
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов | |
Органическая электроника — область,... |
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре | |
Печатаемый органический полимер, который при&n... |
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах | |
Исследовательская группа, работающая в UN... |
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе | |
Исследователи из Стэнфорда приблизились к... |
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий | |
Когда речь заходит о сверхпроводящих куби... |
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний | |
Ученые из Университета Падерборна примени... |
Физики впервые услышали звуки "схлопывания" тепла в сверхтекучей жидкости | |
В большинстве материалов тепло предпочитает ра... |
Nature Communications: Ученые придумали, как защитить золотые катализаторы | |
Впервые исследователи, в том числе и... |
Nature Photonics: Поставлен рекорд эффективности первоскитовых светодиодов | |
Используя простой метод solvent sieve, исследо... |
Создан новый сверхпроводник из иридия, циркония и платины с хиральной структурой | |
Исследователи из Токийского университета ... |
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов | |
Исследователи из Калифорнийского универси... |
В Японии робота с живыми мышцами научили ходить под водой — на суше он высохнет | |
Исследователи из Токийского университета ... |
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути | |
Исследователи из Принстона применили спле... |
Создано доступное и экологичное решение для плоских дисплеев и носимой техники | |
Исследовательская группа под руководством... |
Разработан экологичный способ производства проводящих чернил для электроники | |
Исследователи из Университета Линчепинга,... |
AFM: Ученые разрабатывают технологию интеграции искусственных нейронных сетей | |
С появлением таких новых отраслей, как ис... |
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ | |
Ученые из Томского политехнического униве... |
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света | |
В основе глобальной интернет-связи лежит оптич... |
Создан новый держатель образцов для измерения температур в сверхмалом диапазоне | |
Группа специалистов из Helmholtz-Zentrum ... |
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения | |
Мемристорные устройства представляют собой кат... |
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников | |
Замещающее легирование чужеродными элементами ... |
eLight: Разработан подход для создания сверхчувствительных сенсоров | |
Датчики — важнейшие инструменты для... |
Монополи фазы Берри применили для создания высокотемпературных спинтроников | |
Спинтроники — это электронные ... |
Создан новый подход для разработки новых оптических устройств для биомедицины | |
Интегрированные сети распределения, обработки ... |
LAM: Создано устройство, способное произвести революцию в использовании света | |
Жидкокристаллические, или ЖК, фазовые мод... |