`

СПЕЦІАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТУ

Чи використовує ваша компанія ChatGPT в роботі?

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Растяжение превращает карбин в изолятор

+11
голос
Растяжение превращает карбин в изолятор

Как сообщают физики-теоретики Борис Якобзон (Boris Yakobson) и Василий Артюхов из университета Райса, при увеличении длины всего на три процента, одномерный углеродный материал карбин начинает изменять свои свойства электропроводимости. Этот эффект может быть использован для создания оптических и электронных нанокоммутаторов с механической активацией.

Результаты расчетов от первого принципа, представленные Якобзоном и его коллегами в журнале Nano Letters, показывают, что данный переход осуществляется из-за расширения запрещенной зоны материала, происходящего при растяжении цепочки атомов.

Каждый атом углерода располагает четырьмя электронами для формирования ковалентных связей. В релаксированном состоянии атомы в цепочке располагаются более менее равномерно, с двумя связями между каждой парой (2-2). Но в силу принципа квантовой неопределенности такое состояние никогда не бывает полностью статичным, что, по заявлению Якобзона, предотвращает «сползание» системы в менее стабильное состояние «искажения Пайерлса».

Этот немецкий физик-теоретик утверждал, что одномерные металлы неустойчивы и должны становиться полупроводниками или изоляторами. Однако, отмечает Якобзон, все несколько сложнее, так как в игру вступают сразу два фактора. Один, «искажение Пайерлса» пытается открыть запрещенную зону и образовать полупроводник, другой, называемый вибрация вокруг нулевой точки (zero-point vibration, ZPV), тяготеет к поддержанию однородности и металлического состояния.

ZPV можно описать как вызванное квантовой неопределенностью дрожание атомов в цепочке, из-за чего структура ковалентных связей постоянно меняется между 2-2 и 3-1, и, в усредненном виде, дает металлическое состояние. Но растяжение цепочки смещает баланс в сторону чередования длинных и коротких (1-3) связей, и, согласно расчетам, при 3%-й деформации открывает запрещенную зону.

В статье команда Райса представила построенную по результатам вычислений на суперкомпьютере DAVinCI (Data Analysis and Visualization Cyberinfrastructure) фазовую диаграмму, иллюстрирующую зависимость ширины запрещенной зоны от растяжения и температуры.

«Другие исследователи задавались вопросом о роли ZPV в Пайерлс-активных системах и даже в самом карбине еще до нас, — отметил Артюхов. — Но во всех предыдущих работах рассматривались лишь два возможных ответа: или „карбин — полупроводник“, или „карбин — металл“, причем любой подавался как вечная математическая истина или статический „окончательный вердикт“. Мы же осознали, что растяжение можно применять для динамического перехода от одного режима к другому, что обеспечивает совершенно другой уровень полезности».

Авторы также оговаривают, что способ подключения карбиновой цепочки к электродам оказывает воздействие на баланс металлического и диэлектрического состояний, и может сделать точку перехода недостижимой.

По мнению Якобзона, это исследование позволит активизировать дальнейшие работы в области стабильных карбиновых и прочих одномерных цепей, подверженных искажению Пайерлса, в том числе проводящих полимеров и материалов с зарядово-спиновыми волнами плотности.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Ukraine

 

  •  Home  •  Ринок  •  IТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Мережі  •  Безпека  •  Наука  •  IoT