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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Аккумуляторы смартфонов помогут в прогнозе погоды 19.08.2013 Погода оказывает сильное влияние на работу транспортных служб и общественную жизнь, а потому точность метеорологических прогнозов имеет подчас весьма существенное значение. Но, несмотря на использование наземных станций наблюдения, спутников и сложных аналитических систем, полностью полагаться даже на краткосрочные прогнозы пока не удаётся. Разработчики из Лондона желают улучшить ситуацию с помощью сведений от миллионов датчиков, предохраняющих батареи смартфонов от перегрева. В настоящее время приложение OpenSignal для iPhone и Android использует данные с пользовательских смартфонов для оценки качества работы сотовых вышек и зоны покрытия Wi-Fi по всему миру, а также предоставляет данные о потреблённом трафике. Сейчас базу данных OpenSignal пополняют 700 тысяч активных пользователей, однако идентификационные данные приложение не передаёт. Соучредитель и технический директор лондонской компании OpenSignal Джеймс Робинсон (James Robinson) решил сравнить данные о температуре воздуха в Лондоне с изменением температуры батарей смартфонов и выявил взаимосвязь. Он сообщил в Американский геофизический союз об открытом им способе, облегчающем сбор сведений о погоде, и обратился за помощью к специалистам в метеорологии и компьютерах для разработки надёжного метода определения температуры на улице на основе сведений о нагреве телефонных аккумуляторов. Перед разработчиками стоит задача создать систему точной и своевременной обработки данных. Необходимо было устранить влияние множества побочных факторов, обусловленных нахождением устройств вне открытого воздуха, и привести к соответствию температурные отклонения, вызванные конструкцией аппаратов и интенсивностью их использования. В настоящее время погрешность доведена до 1,5°C, но разработчики отмечают, что она сократится с увеличением числа пользователей. "Конечной целью является предоставление краткосрочных локальных прогнозов, что до сих пор было невозможно для метеорологии", - прокомментировал Джеймс Робинсон. Тогда как современные системы мониторинга полагаются на стационарные станции, получающие сведения в конкретной точке, OpenSignal может существенно улучшить предсказание погоды благодаря дополнительным сведениям от сотен тысяч мобильных устройств, скорректированным с помощью метеорологических станций. Примечательно, что многие смартфоны оборудованы также датчиками влажности и давления, предоставляя дополнительную метеорологическую информацию.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025