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
Пришли к успеху
Американская секта порабощала женщин, клеймила их и мучила диетами
Шпион, разлогинься
Мировые корпорации породили свои ЦРУ и КГБ, но проиграли интернету
Шам на крови
Что скрывает павшая столица «Исламского государства»
Пиво и сигареты
Тайная жизнь Северной Кореи
Иссам ЗахреддинХалифат убери
Сирийский терминатор три года косил джихадистов, но взорвался в день победы
«Попробовал экстази — и понял, что такое секс»
Молочные оргии, голые девушки и беспробудный кайф Владимира Епифанцева
Если не мы, то кот
Кино недели: от «Геошторма» до «Двуличного любовника»
Матильда Кшесинская«Это был первый грех на моей совести»
Матильда Кшесинская о романе с Николаем II и другими членами императорской семьи
Тигуанище
Мы поехали на тест одного удлиненного VW Tiguan, а встретили сразу два
Дайте грязи: конкуренты вседорожному хэтчу Kia Rio X-Line
Renault Sandero Stepway, Lada Vesta SW Cross и другие приподнятые бюджетники
Как через Instagram продают машины за миллионы
Соцсети, молодеющие покупатели и другие причуды современного рынка суперкаров
Семиместность не порок
Как из пятиместной Mazda CX-5 получился семиместный кроссовер CX-9
Братва помнит
Чем украшают могилы криминальных авторитетов
Интим предлагать
Секс стал способом решения квартирного вопроса
«Я тупо решила, что теперь ем одну гречку»
Одинокая мать год сидела на крупе, чтобы накопить на квартиру
Раз, два, взяли!
Жилье в Крыму пока еще можно купить за копейки