Двухслойный графен проявил неожиданное свойство

Снимок электронного микроскопа: графеновый лист (окрашен красным) закреплён между двумя электродами. Длина углеродной ленточки – в сто раз меньше толщины человеческого волоса (фото Lau lab, UC Riverside).

Гексагональная решётка углерода толщиной в один атом известна рекордно высокой подвижностью электронов. Теперь же учёные открыли, что совмещённые две такие плоскости при определённых условиях превращаются в изолятор.

Новое явление обнаружила группа физиков из трёх научных учреждений США. Оказалось, что в сдвоенном графене (bilayer graphene — BLG) существует запрещённая зона, которой вовсе нет в графене однослойном.

Из-за этого в условиях, когда число электронов, бегущих по углеродной плоскости, очень мало, такой материал ведёт себя как изолятор.

Схема двухслойного графена. Синие шарики – атомы углерода (иллюстрация Lau lab, UC Riverside).

Ведущий автор работы, Чунь Нин Лау (Chun Ning Lau) из Калифорнийского университета в Риверсайде, объясняет: «BLG становится изолятором, потому что его электроны спонтанно организовывают себя, когда их количество невелико. Вместо того чтобы передвигаться случайным образом, электроны движутся в определённом порядке.

Это называется спонтанным нарушением симметрии. И это очень важное понятие, так как тот же самый принцип „наделяет“ массой частицы в физике высоких энергий».

Масса интересовала и разработчиков данного опыта – масса виртуальных частиц, формирующихся из электронов внутри кристалла BLG. Команда нашла такие частицы и исследовала их поведение в присутствии электрического и магнитного полей.

Полученные результаты больше относятся к теоретической физике, а вот прикладное значение BLG может найтись в электронике.

Авторы работы выяснили, что ширина запрещённой зоны в BLG растёт вместе с внешним магнитным полем, а следовательно, ею можно управлять и создавать на этой базе электронные компоненты вроде транзисторов. Кроме того, команда предполагает, что ещё более широкую запрещённую зону учёные найдут в трёхслойном и четырёхслойном графене. И с такими материалами авторы исследования уже начали работать.

(Открытию посвящена статья в Nature Nanotechnology.)



Учёные впервые сделали объект невидимым со всех сторон

26 января 2012

Британцы создали первое в мире магнитное мыло

24 января 2012

Учёные охладили полупроводник светом

23 января 2012

Обнаружена внеземная природа натурального квазикристалла

13 января 2012

Квантовая эффективность солнечной батареи впервые превысила 100%

16 декабря 2011
  • Александр Лалетин  26 января, 23:06
    Масса виртуальной частицы, такую небывальщину можно придумать только целенаправленно, для большего заморачивания физики. Потому что совершенно очевидно, что если частица обладает массой, то это уже никак не виртуальность, а если частица виртуальна, то никакой массы у нее быть не может.
    Но такая ясность вопроса, для современной физики страшнее всего. Так и до полного краха квантовой мистификации не далеко.
    ОтветитьНравится
  • Хажевский Андрей  27 января, 00:08
    Виртуа
    ОтветитьНравится
  • Хажевский Андрей  27 января, 00:09
    льность — вымышленный, воображаемый (возможно, для некоторых определённых целей) объект, субъект, категория, отношение, действие и тп., не присутствующий в данный момент в реальном мире, а созданный лишь игрой воображения человеческой мысли (также см. Фантазия ), либо сымитированный (сэмулированный) при помощи других объектов. (Wikipedia). Так что частица может обладать массой, не обладать массой или обладать не-массой.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  27 января, 11:11
    -- на «Александр Лалетин 26 января, 23:06
    Масса виртуальной частицы»
    --- в физике полупроводников это нормальное понятие. Там электроны и «дырки» имеют массы (это понятие есть — совокупность свойств передачи определённого заряда (+,-) — они удобно вписываются в рассчёты именно в таком виде) — из-за взаимодействия этих зарядов с кристаллической решёткой ..т.е.: электрону совершенно не обязательно действительно двигаться самому — достаточно эстафетно передать заряд (например входя в определённую область кластера и позволяя выскочить другому электрону из конца кластера(через изменение эл.поля).. получится, что электрон легко проскочил большо расстояние ..чем если бы он в действительности преодолел его сам.. Ну а «дырки» вообще отсутствие электрона .. дырка от бублика .. Вашей терминологией современные представления -просто не опишешь ..
    ОтветитьНравится
  • Янис Каулиньш  27 января, 11:43
     — Наум Соломонович, как Ваше здоровье?
    — Недождётесь!!
    ОтветитьНравится
  • Александр Лалетин  27 января, 00:29
    Для укрепления морока, непременно необходимо запутать и само понятие, виртуальность.
    И какой тонкий ход, назвать виртуальностью созданное искуственно, авось простаки не разберутся что искуственно можно или только вообразить, а можно и создать реально.
    Так я вам уж поясню, созданное из реального материала никогда не может называться виртуальным, а только искуственно созданным. Виртуальное всегда есть существующее только в воображении.
    Придется еще что нить придумывать.
    ОтветитьНравится
  • Аристарх Маяков  27 января, 06:07
    Вы для меня виртуальный собеседник. Подтвердите, пожалуйста, что Вы плод моего воображения, и никогда не были созданы из реального материала.
    ОтветитьНравится
  • Максим Гришин  27 января, 12:54
    О виртуальных частицах. Надеюсь, Вы не будете отрицать существования вполне материальных объектов — атомов, которые в твердом теле образуют упорядоченный массив — решетку. Так вот, когда в решетку попадает заряд (электрон), он благодаря силам Кулона смещает атомы относительно их мест покоя. Возмущение передается по всему кристаллу. Его (возмущения) движение удобно описать как движение частицы (виртуальной частицы, квазичастицы). Тут и возникает понятие массы, которая приписывается этой квазичастице.
    ОтветитьНравится
  • Валерий Стародубцев  27 января, 22:15
    Артуально))
    ОтветитьНравится
  • Саша Мирошниченко  27 января, 02:42
    «Оказалось, что в сдвоенном графене (bilayer graphene — BLG) существует запрещённая зона, которой вовсе нет в графене однослойном.»
    это же баян, уже лет 5 известно что в билеере есть запрещенная зон если прикладывать напряжение (или эффективное поле за счет смещения слоев)
    ОтветитьНравится
  • Александр Шаиров  27 января, 09:36
    вставлю свои бесполезные 5 копеек:

    «следовательно, ею можно управлять и создавать на этой базе электронные компоненты вроде транзисторов» — а что если создавать не компоненты, а пирожки, в которые можно будет «программировать» на ту или иную схему:
    купил «пирожок», прошил и стол он радио, прошил ещё раз это уже нейрочип или модуль памяти, видеокарта.

    ПК перестраивающий свои внутренности под задачи — нужна высокая производительность, но пока можно обойтись без сетевой карт, раз и сетевуха стала памятью или ещё одним процессором.

    ОтветитьНравится
  • Антон Ламатсо  27 января, 11:58
    >> ПК перестраивающий свои внутренности под задачи — нужна высокая производительность, но пока можно обойтись без сетевой карт, раз и сетевуха стала памятью или ещё одним процессором.

    FPGA давно уж есть... Пусть и не настолько гибкие =)

    ОтветитьНравится
  • Александр Шаиров  27 января, 14:38
    да, я имел ввиду не просто менять связи между компонентами, а изменять структуру — формировать в массиве все необходимые компоненты схемы.
    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  27 января, 13:59
    Магнитным полем вроде и диапазоном излучений рубиновых лазеров-мазеров управляли давно. Здесь что-то вроде того. Только графен трудно использовать для прикладных задач — дорого.
    ОтветитьНравится
  • Павел Буров  27 января, 16:35
    Что-то вот тут я не понял: «BLG становится изолятором, потому что его электроны спонтанно организовывают себя, когда их количество невелико. Вместо того чтобы передвигаться случайным образом, электроны движутся в определённом порядке."
    Электрон это заряженная частица, эл. ток — направленное движение заряженных частиц. Через изолятор течёт ток?
    ОтветитьНравится
  • Антон Ламатсо  27 января, 17:12
    Как я понял, речь здесь идет о том, что в данном случае вместо обычно хаотичного движения электронов внутри проводника (не под током), которое легко превратить в направленное — то есть ток, то в описываемом случае — движение этих собственных электронов не хаотично, и превратить его в направленное — сложно.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Скалба  27 января, 23:26
    Пора в школе, наряду с ОБЖ, ввести еще один предмет: «графен».
    ОтветитьНравится