Москва C

Ученые открыли уникальные квантовые свойства графита

Исследователи обнаружили в объемном кристалле графита квантовый эффект Холла, который характерен только для двумерных систем. Они также установили, что материал ведет себя по-разному в зависимости от четности слоев графена, даже когда их число измеряется сотнями.

Последние 15 лет многие исследования были сосредоточены на изучении свойств графена, а его трехмерный предшественник отошел на второй план. Однако команда ученых из Университета Манчестера, изучавшая устройства, сделанные из сколотых кристаллов графита, не содержащих дефектов, открыла сразу несколько ранее неизвестных фундаментальных свойств материала.

Физики создали качественный кристалл графита из отдельных листов графена и заключили его в слоистый гексагональный нитрид бора, придав им форму бруска. Далее вдоль него был пропущен небольшой заряд, приложено сильное магнитное поле, перпендикулярное плоскости стержня. Измерив генерируемое продольное и поперечное напряжение, ученые удивились обнаружив квантовый эффект Холла, потому что исследуемые образцы были достаточно толстыми и должны были вести себя как обычный объемный полуметалл, в котором не должен возникать холловское сопротивление.

По словам команда, КЭХ обусловлен тем, что приложенное магнитное поле заставляет электроны в графите перемещаться в уменьшенном измерении, причем проводимость допускается только в параллельном ему направлении. В достаточно тонких образцах это одномерное движение может стать квантованным благодаря образованию стоячих электронных волн. Таким образом, материал превращается из трехмерной электронной системы в двухмерную с дискретными энергетическими уровнями.

Еще одним сюрпризом стало то, что квантовый эффект Холла очень чувствителен к четности слоев графена. Это связано с тем, что в графите также возникают электроны двух разновидностей (ароматов). Каждый из них образует собственные волны, которые поочередно распределяются между слоями. В образцах с четным количеством слоев из поровну, поэтому энергии волн различных видов совпадают. Однако в нечетных возникает смещение уровней энергии волн разных ароматов относительно друг друга, и образуются энергетические щели КЭХ.

Исследователи также говорят, что наблюдали дробный квантовый эффект Холла в тонком графите при температуре 0,5 К, что является результатом сильных взаимодействий между электронами, которые связаны со сверхпроводимостью, магнетизмом и сверхтекучестью.

Команда говорит, что проведет другие эксперименты и начнет изучать свойства ромбоэдрического графита.

Ранее мы также сообщали о том, что физики открыли экзотические спиральные электроны.

Новости
0
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.

0 комментариев

Ваше имя: *
Ваш e-mail: *