Обнаружены топологические фононы в графене

02.10.2023

Китайские ученые совершили значительное открытие, обнаружив топологические фононы в графене. Для исследования фононных спектров по всей двумерной зоне Бриллюэна они использовали метод высокоразрешающей электронной микроскопии, анализируя характерные потери энергии электронов.

Фононы играют важную роль в свойствах кристаллических материалов, включая тепловые и механические характеристики, а также их электронные свойства. Особый интерес представляют топологические фононы, которые возникают при пересечении фононных ветвей с разными параметрами. Однако изучение таких состояний является относительно новой областью исследований.

До недавнего времени, в двумерных материалах, таких как графен, топологические фононы не обнаруживались из-за необходимости очень высокого разрешения в пределах от 0,1 до 10 миллиэлектронвольт. Этого разрешения сложно было достичь традиционными методами, такими как рентгеновская или нейтронная дифракция, что делает экспериментальное изучение топологических фононных состояний сложной задачей.

Китайские ученые из Пекинской Национальной лаборатории физики конденсированных сред и других институтов использовали высокоразрешающую электронную микроскопию, чтобы исследовать фононные структуры в графене. Это позволило им получить высокоразрешающие спектры фононов по всей двумерной зоне Бриллюэна и выявить несколько топологических фононов.

Ученые отмечают, что в периодических кристаллах, таких как гексагональная решетка графена, топологические характеристики определяются симметриями кристаллической решетки. Эти симметрии определяют возможные топологические структуры фононов, такие как фононы Дирака и кольцевые узловые фононы. Компьютерное моделирование предсказало наличие двух видов кольцевых узловых фононов и четырех видов фононов Дирака в графене.

Ученые провели экспериментальное исследование на однослойном образце графена, используя систему линз, электронный монохроматор и анализатор электронов. Их экспериментальные результаты совпали с предсказаниями компьютерного моделирования, и они смогли определить трехмерную структуру топологических фононных состояний в пространстве импульсов и энергии.

<< Назад: Прогулка по лесу нормализует кровяное давление и улучшает настроение 02.10.2023

>> Вперед: Портативный проектор ASUS ZenBeam L2 01.10.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Мозг птицы координирует слаженность пения в лесном хоре 25.06.2021 Нейробиологи и орнитологи из ведущих научных центров США объединили свои усилия, чтобы понять, какие механизмы регулируют координацию птиц во время пения. Вокалисты, поющие дуэтом, музыканты, играющие в ансамбле, - все они настолько скоординированы, что, кажется, представляют собой единое целое. Новое исследование показало: во время пения мозг одной певчей птицы взаимодействует с мозгом другой. Поэтому песня звучит слаженно. Эрик Форчун, соавтор исследования, нейробиолог из Технологического института Нью-Джерси, отметил: мозги птиц, слышащих друг друга, объединяются, чтобы действовать в унисон. Исследование проходило в лаборатории биологической станции Янаяку в Эквадоре, у подножья вулкана Антисана. Команду интересовало, что происходит в мозге самцов и самок бурохвостового кустарникового крапивника Pheugopedius euophrys, когда они поют дуэтом. Этот вид обитает в бамбуковых зарослях Южной Америки. Выбрали бурохвостых кустарниковых крапивников потому, что их пение очень ритмичное, техничное и согласованное. Исследователи регистрировали мозговую активность пернатых во время дуэтов, используя электроды, которые намного тоньше волоса, рассказал Эрик Форчун. Команда заметила, что когда птица поет, нейроны активизируются, а когда птица слышит пение партнера, нейроны успокаиваются. Участники дуэта вступают друг за другом. При этом пауз между вступлениями вокалистов не чувствуется. Создается впечатление, что песню поет одна птица. Существует сходство между поочередным пением птиц и поочередным диалогом людей. Участники диалога начинают говорить через наносекунду после того, как услышали последнее слово собеседника. Узнав больше о том, как певчие птицы синхронизируют свое пение, можно пролить свет на механизм координации у людей. Это - сложное явление, которое включает в себя обмен информацией разнообразных типов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025