Команда исследователей под руководством нобелевского лауреата Андрея Гейма обнаружила новый класс квазичастиц в графене — уникальном двумерном материале. Это открытие открывает перспективы для создания технологий будущего.
«Электроны в обычных условиях движутся прямолинейно, но магнитное поле закручивает их траекторию. Однако в гибридных структурах графена и нитрида бора мы наблюдали обратный эффект: частицы искривляли путь без внешних воздействий, а магнитное поле, напротив, стабилизировало их движение», — поделился Жульен Баррье, физик Манчестерского университета.
Графен, напоминающий своей структурой пчелиные соты, был впервые получен Андреем Геймом и Константином Новоселовым. Их работа, удостоенная Нобелевской премии в 2010 году, заложила основу для изучения необычных свойств этого материала. Например, ранее учёные создали на его основе сверхпроводник с уникальными характеристиками, экспериментируя с углами соединения слоёв.
От квантовых бабочек к новым квазичастицам
В ходе экспериментов с двуслойными системами графена и нитрида бора исследователи сосредоточились на анализе «квантовых бабочек Хофштадтера» — фрактальных структур, возникающих при определённых условиях. Эти узоры, предсказанные ещё в 1976 году, стали ключом к пониманию необычного поведения электронов.
Учёные охладили гибридный материал до сверхнизких температур и подвергли его воздействию мощных магнитных полей. Вопреки ожиданиям, электроны в некоторых случаях игнорировали внешние силы, сохраняя прямолинейное движение. При отключении поля их траектории, напротив, начинали спонтанно искривляться.
Фермионы Брауна – Зака: революция в электронике
Обнаруженные квазичастицы, названные «фермионами Брауна – Зака», ведут себя как безмассовые объекты, аналогичные фотонам. Они демонстрируют поразительную устойчивость даже в магнитных полях, в сотни тысяч раз превосходящих земные. Это свойство позволяет разрабатывать электронные устройства, способные работать в экстремальных условиях.
Исследователи уверены, что аналогичные частицы могут существовать и в других двумерных материалах. Проверка этой гипотезы станет следующим шагом в их работе, что приблизит нас к созданию принципиально новых технологий.
Изображение: angellodeco/Фотобанк ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
