| 0 |
|
Открытие графена, листа углерода толщиной в один атом, стало сенсацией для мира физики в частности потому, что электроны в нем движутся как будто не имеют массы. Но, как оказалось, все не так просто, и явления, наблюдаемые в графеновой плазмонике, говорят о том, что при коллективном движении электронов они должны обнаруживать массу.
Отсутствие массы у частицы значит, что она движется с постоянной скоростью, однако при приложении силы (электрического поля) к электронам графена их коллективная скорость возрастает. Согласно второму закону механики, сформулированному Ньютоном, скорость объекта под действием силы увеличивается прямо пропорционально величине его массы. Это означает, что измерив коллективное ускорение электронов можно рассчитать их коллективную массу.
После двух лет экспериментов, исследователи из Гарвардской школы технологии и прикладных наук SEAS (School of Engineering and Applied Sciences) добились успеха, точно определив коллективную «массу движения» электронов.
Ранние попытки заканчивались неудачно, поскольку в них использовались образцы графена с многочисленными дефектами и включениями — некоторые атомы углерода в решетке отсутствовали или были заменены атомами других элементов. На таких дефектах электроны рассеивались сразу же после начала ускорения.
Для решающих экспериментов авторам удалось изготовить высококачественные образцы, заключив графен между двумя слоями гексагонального нитрида бора, изолятора, имеющего аналогичную структуру решетки. Они также разработали улучшенный способ подключения электрических сигнальных линий к графеновому слою и предложили использовать переменное электрическое поле микроволновой частоты, что позволило измерять коллективное ускорение в форме фазовой задержки.
Результаты сложных измерений, полученные в кооперации с другими экспертами — из Университета Колумбии и Национального института материаловедения (Япония), опубликованы онлайн в журнале Nature Nanotechnology.
Эта работа проливает свет на фундаментальные кинетические свойства электронов в графене и создает предпосылки для разработки миниатюрных схем с графеновыми компонентами. В частности, было показано, что кинетическая индукция (электрическое проявление колективной массы) в графене на несколько порядков превышает другое, более часто используемое свойство, магнитную индукцию. Благодаря этому открывается возможность создания сверхминиатюрных управляемых напряжением индукторов, которые станут дополнением к широко распространенным конденсаторам, управляемым подобным же образом.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
