Возможно, обнаружено новое состояние материи

Возможно, обнаружено новое состояние материи

Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего зафиксировали признаки нового, как им кажется, состояния материи, названного ими спонтанно когерентным экситонным газом. Исследование его свойств может продвинуть нас на пути к экситонной электронике.

Учёные из (США) обнаружили образцы нового состояния материи, который они называют когерентным экситонным газом. Исследование его свойств может существенно продвинуть нас на пути к экситонной электронике.
В работе, опубликованной 29 марта в журнале Nature, учёные описывают возникновение «спонтанной когерентности», «спиновых текстур» и «фазовой сингулярности» в момент, когда — квазичастицы, состоящие из связанной пары электронов и дырок и определяющие особые свойства полупроводников, — охлаждаются почти до абсолютного нуля (0,1 К). Это когерентное состояние материи они полагают доселе неизученным, новооткрытым.
Исследовательской группой руководит Леонид Бутов, профессор упомянутого вуза. В 2002 году он установил, что охлаждённые экситоны имеют тенденцию к самоорганизации в ряд микроскопических капель, напоминающих миниатюрное жемчужное ожерелье.

Возможно, обнаружено новое состояние материи

При помощи поляризации учёным удалось получить изображения спиновых текстур. (Здесь и ниже изображения группы Леонида Бутова.)

На сей раз, используя более эффективное охлаждение вместо 1 К, как в 2002 году, удалось достичь ещё меньших температур, а затем с помощью интерферометра измерить когерентность и спин каждой из этих «капель». При этом обнаружилось, что спин экситонов неоднороден в пространстве: он формирует структуры, которые исследователи нарекли «спиновыми текстурами». Кроме того, оказалось, что структуры со спонтанной когерентностью связаны со структурами спиновой поляризации фазовыми сингулярностями в когерентном экситонном газе.

«Увидеть такие структуры было сюрпризом, — замечает ведущий исследователь Алекс Хай. — А ещё бόльшим сюрпризом стали измерения поляризации, показавшие, что между когерентностью и поляризацией существует сильная корреляция».
По словам Леонида Бутова, физика экситонов интересна сама по себе, но понимание базисных свойств экситонов необходимо для создания в будущем экситонных [оптоэлектронных] устройств. Отметим, что теоретически подобные приборы позволили бы использовать в качестве транзистора квазичастицы атомных и даже субатомных размеров.
Сами экситоны в ходе экспериментов создавались при помощи лазерных импульсов, которые воздействовали на образцы арсенида галлия, широко используемого в транзисторах обычных сотовых телефонов. При этом создаётся пара из отрицательно заряженного электрона, который лазер выбивает со своей орбиты, и положительной .

Возможно, обнаружено новое состояние материи

Схема устройства интерферометра, при помощи которого было сделано открытие.
Взаимное притяжение удерживает электрон и дырку вместе, придавая экситону, который они вместе составляют, свойства, отличающиеся от свойств электрона и дырки по отдельности. Однако иногда последние могут слиться: электрон займёт дырку, и экситон прекратит существование. Чтобы контролировать этот процесс, группа г-на Бутова применяет наноструктуры, называемые «квантовыми ямами», которые позволяют добиться устойчивого существования экситонов в течение примерно 50 наносекунд эксперимента. «Именно за это время экситоны охлаждаются, формируют конденсат и демонстрируют интересную спиновую физику», — комментируют учёные. Затем происходит слияние электрона и дырки, при котором они испускают свет, изучаемый при помощи сложной систем зеркал — интерферометра, разделяющего получаемый пучок света на два пространственных компонента.
Именно этот метод и позволил калифорнийцам в ходе эксперимента заметить спонтанную когерентность в экситонах, никогда ранее не отмечавшуюся другими учёными.
Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Сан-Диего.

источник: science.compulenta.ru

Расскажите друзьям

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Больше информационных новостей

Известно, что кальян и кальянные заведения в России не запрещены…

Подробнее

Для перекачки дизельного топлива с различных резервуаров и ёмкостей используются…

Подробнее

Парктроник – это устройство для парковки и движения по узким…

Подробнее

Новогодние каникулы в России являются давним предметом споров. О том,…

Подробнее
Недавно опубликованы

Одна из самых известных и успешных писательниц мира, Джоан Роулинг, не…

Подробнее

До сих пор не утихают громкие события, происходящие на Украине.…

Подробнее

Как новичку в мире тяжелого спорта поверить в свои силы,…

Подробнее

Давно заглядываетесь на чудо-устройство, но не знаете, как выбрать гироскутер?…

Подробнее