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

Количество новостей, касающихся внешней политики за последний год возросло в…

Подробнее

Распознавание лиц в наше время становится все более реальным. Теперь,…

Подробнее

Памятник Кобзону очень скоро может появиться в Забайкалье. Руководство Забайкальского…

Подробнее

Названа самая старая планета Солнечной системы. Ею оказался Юпитер, который…

Подробнее
Недавно опубликованы

Существуют большое множество обстоятельств для реализации процесса по установлению статуса…

Подробнее

Большинство людей, желающих похудеть, в первую очередь задаются вопросом, как…

Подробнее

Впервые сетевой маркетинг возник в середине прошлого века. Традиционно, родиной…

Подробнее

Распознавание лиц в наше время становится все более реальным. Теперь,…

Подробнее