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
 — 
00:02 Сегодня

Фарту масти

Как простые русские парни становятся легендами киберспорта
Цель — premium
«Дочка» Hyundai — Genesis — презентовала новую модель
Мясо по-бразильски
Чем для российского рынка обернется скандал с некачественной южноамериканской говядиной
Диалектика «Платона»
Как система взимания платы становится инструментом борьбы с поборами на дорогах
Небо Индокитая
Что принесет России LIMA 2017
Как оформлялась сталь
Какие новшества готовит Росгвардия для российских владельцев стволов
Не уберегли
Как в изоляторах погибают ключевые свидетели по антикоррупционным процессам
Срисовали
Как разоблачили банду, охотившуюся на картины знаменитых художников
«Меня не напугать сильной, умной женщиной»
Режиссер «Большой маленькой лжи» Жан-Марк Валле о работе с Кидман и Уизерспун
Глубины глубинки
Редкие картины русского авангарда на выставке «До востребования. Часть II»
«Клетка»Приятного аппетита
Как балерины Большого театра убили и съели всех мужчин труппы
Михаил Айзенберг: Вне образа и подобия
Культура как способ существования
Неиллюзорная красота
Как постичь тайны мироздания через женские формы
«Митинги обсуждают покруче, чем Диану Шурыгину»
Администратор «Двача» о нравах и протестных настроениях современных подростков
Поставщик мемов
Как психованный актер сражается с могущественной армией интернет-троллей
«Белые не хотят, чтобы мы размножались»
Почему чернокожие националисты хотят вернуть себе технологии пришельцев
Катя Клэп«Ты же девушка, сиди дома и вари борщи»
Как самые популярные женщины Рунета противостоят ненавидящим их школьникам
Первый тест премиального «корейца» Genesis
Смог ли обновленный Genesis G80 догнать «немецкую тройку»? Спойлер: нет
Тест: когда появились «поворотники» и ночное видение?
Непроходимый тест на знание истории… автомобиля!
Место, где живут мозги
Как выглядят штаб-квартиры известнейших автомобильных компаний
Невспаханная «Нива»
12 модификаций легендарного внедорожника, о которых вы не знали
Талант расправил плечи
Лучшие архитектурные проекты 2017 года: от города в пустыне до термальных ванн
Адская машина
Ученые и урбанисты придумали, что делать с заполонившими города автомобилями
«Если у тебя нет любовника, квартире взяться неоткуда»
Исповедь россиянки, ставшей ипотечницей в 20 лет
Тариф «Хватит»
За услуги ЖКХ можно платить в разы меньше