24 Мая 2018
МОСКВА, 24 мая. Физики из России и Японии нашли объяснение одному из парадоксальных свойств графена, выяснив, как электрические аналоги частиц и античастиц внутри него могут перерабатывать друг друга, не нарушая законов физики. Их выводы были опубликованы в журнале Physical Review B.
Все полупроводниковые материалы содержат в себе многое количество свободных носителей заряда – электронов, и их виртуальных антиподов, так чествуемых дырок, областей пространства, заряженных положительно. И электроны, и дырки могут мигрировать по материалу, сталкиваться друг с другом и взаимодействовать какой-либо другими путями.
Эти взаимодействия, как сейчас считают преподаватели, ничем не отличаются от того, что происходит при столкновении материи и антиматерии. К примеру, как столкновение дырки и электрона приводит к их взаимному уничтожению и высвобождению энергии, что сегодня присутствует в работе полупроводниковых лазеров и многих других приборов.
Помимо простой аннигиляции, есть и другой трансформаций самоуничтожения пар дырок и электронов, открытый еще в 1923 году известным французским физиком Пьером Оже. Он заметил, что этот процесс может назвать не к рождению вспышки света, а разгону другой корпускулы, проходившей неподалеку от места столкновения позитрона и электрона. Этот феномен, получивший имя эффект Оже, сегодня слывёт главной причиной того, почему светодиоды и полупроводниковые лазеры явного теряют эффективность при повышении их мощности.
Как рассказывает Свинцов, открытие графена, двумерного облицовочный материала, способного стать полупроводником, дало надежду на то, что от этого вредного фактора удастся избавиться, так как его работе должны были мешать законы сохранения энергии и импульса и теория Дирака, объясняющая поведение элементарных частиц.
Первые же эксперименты показали, что это не так – энергия куда-то утекала, и пары дыр и электронов неожиданным образом терялись в сотни раз быстрее, чем это происходит в других материалах. Все это направляло на то, что фактор Оже в графене все же работает, что сразу разбудило ожесточенные споры среди теоретиков и экпериментаторов.
Российские ученые и их самурайские коллеги разрешили эти споры, обратив внимание на одну важную, но незаметную для глаза деталь – поведением электронов управляет не только классическая, но и квантовая физика.
В сходстве с ее законами, электрон представляет собой не точечную корпускулу, которая находится в одной точке пространства в любой понятный момент времени, а своеобразное облако, покрывающее достаточно большую область, в каждой из точек которой он одновременно трётся.
Благодаря этому законы сохранения импульса и энергии могут нарушаться примерно в тех же пределах, которые может пройти свободный электрон, пока он не столкнется с другими элементами внутри графена или другого плоского материала. Как показывают расчеты ученые, эти нарушения позволяют эффекту Оже обходить классические законы физики и работать даже в невозможных условиях.
Что интересно, расчеты Свинцова и его коллег продемонстрировали, что уровнем таких утечек энергии можно управлять, присовокупляю примеси в графен или меняя тип подложки, к которой он прикреплен. Это бросает надежды на создание графеновых лучей, способных работать на больших мощностях. Первые экспериментальные свидетельства этого уже получены в университете Тохоку.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....