В графене впервые увидели гомеоморфизм кружки и пончика

Один из авторов исследования в лаборатории
Один из авторов исследования в лаборатории

Физики из Швейцарии, Японии и Великобритании впервые наблюдали переход Лифшица — фазовый переход в проводнике, связанный с изменением топологии поверхности Ферми в результате внешнего воздействия (поперечного электрического поля). Результаты своих исследований авторы опубликовали в статье в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Швейцарской высшей технической школы Цюриха.

Поверхность Ферми не является реальной поверхностью, а используется физиками для удобства математического описания поведения электронов в проводниках. Физически она отделяет заполненные электронные состояния от незаполненных, когда температура равна абсолютному нулю.

Для наглядного объяснения своих результатов ученые привели известный из топологии пример с гомеоморфизмом пончика и кружки. Несложно представить, как полость в кружке (куда обычно наливают жидкость) стягивается к ее ручке, в результате чего сама кружка становится похожей на бублик с дыркой. С другой стороны, обычный стакан без ручки нельзя таким образом преобразовать в пончик.

Свое название фазовый переход получил в честь его первооткрывателя — известного советского физика-теоретика Ильи Лифшица, одного из представителей школы Льва Ландау. Работы ученого в основном посвящены физике конденсированного состояния вещества. Его брат, Евгений Лифшиц, является одним из соавторов десятитомного Курса теоретической физики.

В своей работе ученые экспериментировали с двухслойным графеном. Он представляет собой два сложенных один над другим монослоев графена. Слои расположены на расстоянии менее одного нанометра друг от друга. Это приводит к тому, что электроны могут из одного слоя графена туннелировать в другой.

Туннелирование, то есть преодоление частицей потенциального барьера, когда энергии частицы для этого недостаточно, — квантовое явление. В классической физике такому объекту бы не удалось покинуть пределов потенциальной ямы.

В своей работе физики помещали двухслойный графен в поперечное электрическое поле, в результате чего 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.

Ученые затрудняются ответить, какое приложение может найти открытие. Одним из возможных применений в будущем могут служить квантовые компьютеры, размышляют они. Специалисты продолжат опыты с новыми материалами: это основная задача их лаборатории.

Обсудить
Наука и техника
 — 
16:00 23 мая 2017

Звездные дети

Как пятиклассники из «Сколково» стали первооткрывателями звезд
Маэстро, урежьте марш
Большая семерка и НАТО — не «концерт держав», а оркестр
Manchester Arena incident Police at Manchester Arena after reports of an explosion at the venue during an Ariana Grande gigКровь Манчестера
Что известно о взрыве, унесшем жизни минимум 22 человек
The library at Holland House in Kensington, London, extensively damaged by a Molotov 'Breadbasket' fire bombВзорвать Британию
Соединенное Королевство уже 48 лет ведет необъявленную войну с бомбистами
Kurdish Peshmerga forces guard their position at Omar Khaled village near Tal Afar, west of Mosul August 24, 2014. Peshmerga forces intensified their defences in the southern parts of the oil-rich city of Kirkuk on Saturday, defending ramparts just a few hundred metres away from Islamic State militants.Боевой народ
Рассорят ли курды США и Турцию
Дональд ТрампТанцы с саблями
Президент США с удовольствием и пользой провел время в ваххабитском королевстве
US former President Barack Obama and his wife Michelle walk during their visit to Siena, Tuscany region, Italy, Monday, May 22, 2017. The Obamas arrived in Tuscany last Friday for a six-day holiday. (Fabio Di Pietro/ANSA via AP)
комментарии:
На свободу с чистой совестью
Новая жизнь Обамы и его семьи — еще лучше прежней
Бьюти-блогер Shaaanxo Макияж с шестью нулями
Красивый бизнес по-женски: как заработать миллионы на пудре и помадах
Памела Андерсон на Каннском фестивалеПамела, которую мы потеряли
Звезда «Спасателей Малибу» и другие знаменитости, очарованные ботоксом
Трое — не толпа
Как живется в любовном союзе, если в нем больше двух человек
Тест-драйв японского брата «Дастера»
Как Nissan Terrano стал еще ближе к Renault Duster
Машины, нарисованные кофе
Легендарные гоночные машины, нарисованные с помощью кофе
15 машин на реактивной тяге
90-летняя история автомобилей с двигателями от самолетов и ракет
«Фольксвагены» мечты
Пять кастомных концептов VW для покорения США
От нашего стола
Российские интерьеры, сводящие иностранцев с ума
Зависли на хате
Украинцы придумали дом, который может обойтись без российского газа
Москва за нами
Какие квартиры можно купить в пределах МКАД по цене до трех миллионов рублей
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности