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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Влияние недостатка сна на успеваемость студентов 21.04.2025 В условиях стремительного ритма современной жизни молодые люди все чаще жертвуют сном в пользу учебы, работы или досуга, полагая, что несколько часов отдыха несущественны. Однако наука все настойчивее опровергает эту точку зрения, доказывая, что качество сна может быть решающим фактором не только для здоровья, но и для интеллектуальных достижений. Особенно остро эта проблема стоит перед школьниками и студентами, чья умственная активность напрямую зависит от биологических ритмов организма. Группа исследователей провела эксперимент в Массачусетском технологическом институте (MIT), чтобы выяснить, как различные аспекты образа жизни студентов влияют на их академическую успеваемость. Для наблюдения за повседневной активностью участников использовались фитнес-браслеты. Первоначальной целью было изучить возможную связь между физической активностью и результатами обучения. Однако полученные данные оказались неожиданными. Как выяснилось, занятия спортом практически не оказывали влияния на оценки студентов. Зато на первый план вышел другой фактор - продолжительность и качество сна. Результаты исследования показали, что именно регулярный и достаточный по времени сон стал основным предиктором успешности в обучении. Имеет значение не столько то, выспался ли студент накануне экзамена, сколько то, насколько стабильно он соблюдал режим сна на протяжении всего учебного года. Особое внимание исследователи обратили на то, в какое время суток студенты отправлялись спать. Было установлено, что привычка ложиться после двух часов ночи со временем сказывается на ухудшении успеваемости. Нарушение естественных биоритмов и хронический недосып мешают концентрации, ухудшают память и замедляют усвоение новой информации, что особенно критично в интенсивной образовательной среде, как в MIT. Авторы исследования подчеркивают, что полноценный ночной отдых - это не просто способ восстановления сил, а важнейший инструмент, обеспечивающий эффективность учебного процесса. При этом краткосрочные меры, такие как попытка "наспаться" перед контрольной, не компенсируют негативные последствия хронической нехватки сна. Только систематическое соблюдение режима может принести заметные положительные результаты. Любопытно, что данные исследования противоречат широко распространенному мнению, согласно которому успех зависит исключительно от трудолюбия и количества проведенных за учебниками часов. Как оказалось, именно способность грамотно организовать свой распорядок дня, выделяя достаточное время для сна, становится важным условием академического роста. Открытие, сделанное учеными MIT, подчеркивает значимость сна как неотъемлемого компонента когнитивного развития. Для студентов и преподавателей этот вывод может стать стимулом для переоценки приоритетов: возможно, путь к высоким оценкам начинается вовсе не с библиотеки, а с своевременного отхода ко сну.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026