18 Апреля 2019
МОСКВА, 18 апреля. Физики из МФТИ и Института Иоффе теоретически доказали, что так называемые полуметаллы Вейля, своеобразные трехмерные аналоги графена, будут идеально подходить для создания мощных лазеров. Их выводы были представлены в журнале Physical Review B.
В 1970 годы надежды возлагались на соли свинца, на рубеже столетний периодов — на графен. Однако и здесь, и там вскрывались отклонения свойств частиц в полупроводниках от предсказаний теории Дирака. Мы показали, что в вейлевских полуметаллах аналогия с электронами и позитронами Дирака реализуется наиболее полно, — рассказывает Дмитрий Свинцов из Московского Физтеха в Долгопрудном, чьи речения передает пресс-служба вуза.
Все полупроводниковые материалы содержат в себе некоторое число свободных носителей заряда – фермионов, и их виртуальных антиподов, так называемых дырок, областей пространства, заряженных положительно. И электроны, и дырки могут мигрировать по материалу, сталкиваться друг с друзья-приятелем и взаимодействовать иными путями.
Эти взаимодействия, как сейчас считают учителя, очень похожи на то, что происходит при столкновении материи и антиматерии. К примеру, сближение дырки и электрона приводит к их возвратному уничтожению и высвобождению энергии, как при аннигиляции частиц, что сегодня используется в работе полупроводниковых лазеров и многих других приборов. 24 мая 2018, 14:45Физики раскрыли тайну вымирания частиц и античастиц в графене
Помимо обычный аннигиляции, есть и другой вариант самоуничтожения пар дырок и электронов, открытый еще в 1923 году известным французским учителем Пьером Оже. Он завидел, что этот процесс может привести не к рождению вспышки света, а разгону другой частицы, проходившей неподалеку от места столкновения позитрона и фермиона.
Этот феномен, получивший имя эффект Оже, сегодня считается главной причиной того, почему световой диоды и полупроводниковые лазеры резко упускают эффективность при повышении силы тока. Год назад Свинцов и его коллеги выяснили, когда подобные процессы происходят внутри графена, абсолютно плоского материала, где они считались раньше недостижимыми.
Получив объяснение тому, когда сверхмощные графеновые лазеры так и не появились на свет, ученые из Физтеха задумались над тем, как будут весточки себя трехмерные аналоги этого материала, так называемые полуметаллы Вейля.
В 1929 году немецкий математик Герман Вейль изучал свежие на тот момент уравнения, выведенные Полем Дираком для описания манеры движений и поведения электрона, позитрона и других жителей микромира, ведущих себя одновременно как шерсть и частица.
Вейль обнаружил, что данные формулы допускают существование актуального экзотических частиц, не располагающих массой и движущихся со скоростью света по особым законам, не совместимым с физикой того времени. После того, как физики начали всерьез воспринимать расчеты Вейля, они длительное время считали, что подобными частицами являются нейтрино, которые до экспериментов конца прошлого столетний периода считались безмассовыми.
Лишь недавно ученые пошли аналоги этих частиц внутри особых материалов, которые называются вейлевскими полуметаллами. По своей сути эти материалы представляют собой хорошие аналоги графена, электроны в которых, как и в самом нобелевском углероде, ведут себя как фермионы Вейля – они не обладают массой, но имеют заряд.
Мы известным с горьким опытом предшественников, которые надеялись на точное воспроизведение закона дисперсии, предсказанного Дираком, в реальных кристаллах. Поэтому и сделали все вероятное, чтобы выявить возможные лазейки для эффекта Оже в полуметаллах Вейля. Такие лазейки присутствуют, однако эта возможность, по нашим расчетам, является маловероятной, — продолжает Свинцов. 16 мая 2016, 16:18МФТИ: графен поможет зауздать энергоаппетиты процессоров будущегоРоссийские физики выдумали новый тип транзистора из двух слоев графена и доказали, что он будет обладать рекордно низким энергопотреблением.
Как показали расчеты отечественных физиков и опыты на полуметалле из таллия и мышьяка, эффект Оже в подобных хороших аналогах графена будет геометрически подавляться благодаря тому, как на поведение заряженных частиц будут влиять законы сохранения энергии и импульса.
При этом пары из дырок и электронов в подобных материалах будут жить необычно долго, в тысячи раз превосходя этот критерий для существующих полупроводниковых лазеров. По словам физиков, их поведение будет почти идеально соответствовать теории Дирака, что вскрывает перспективы для их использования в новых типах длинноволновых лазеров.
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....