Расплавлен электронный кристалл

26.12.2016

Группа физиков из MIT и Принстона экспериментально подтвердила способность электронов образовывать вигнеровский кристалл - выстраиваться в упорядоченные в пространстве структуры внутри полупроводника, и впервые наблюдала плавление кристалла при увеличении плотности электронов.

Кристалл в физике - это такая система, собственная энергия которой намного выше, чем кинетическая. Существование таких систем, состоящих не из атомов или молекул, а из электронов, предсказал в 1934 году физик Юджин Вигнер. В 1974 году его удалось получить в эксперименте с жидким гелием, однако природа эксперимента не позволила наблюдать "плавление" кристалла - переход электронов в менее упорядоченное состояние.

Для того, чтобы создать кристалл, ученые воспользовались эффектом туннельного перехода, при котором частицы преодолевают барьер, если их энергия меньше высоты барьера. Пропуская электроны через полупроводник, ученые создали двумерную структуру, состоящую из электронов заданных энергий. Приборы, измеряющие энергию электронов, показали пик, который после длительного изучения признали признаком того, что электроны сформировали кристалл и "вибрируют в унисон". "Вибрация" здесь, конечно, просто фигура речи, которая позволяет представить синхронизацию энергий частиц.

Затем ученые увеличили плотность кристалла, и пик постепенно сошел на нет. Так физики доказали, что кристалл "растаял", перейдя в состояние "электронной жидкости".

При нормальных условиях электроны отталкиваются друг от друга. Вигнер предположил, что при близких к абсолютному нолю температурах те же кулоновские силы, что обычно отталкивают частицы с одинаковым зарядом, сформируют некоторое подобие решетки, и электроны, которые окажутся в узлах этой решетки превратятся в кристалл. Такой кристалл не будет пропускать электрический ток в веществе, которое обычно выступает как проводник.

<< Назад: Беременность и рождение ребенка меняет мозг женщины 26.12.2016

>> Вперед: На Северном полюсе зафиксировали аномально высокую температуру 25.12.2016

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 NASA заплатит 18000 евро за два месяца в постели 03.06.2023 Европейское космическое агентство проводит новый опыт. Участникам нужно провести два месяца в положении лежа. За это заплатят 18 тысяч евро. Идея получить деньги за то, чтобы пролежать в постели два месяца, может показаться слишком хорошей, чтобы быть правдой. Но именно это предлагает Европейское космическое агентство (ЕКА). Там проводят эксперимент с 12 волонтерами, которые в рамках нового исследования в течение 88 дней находятся в кроватях, наклоненных на 6 градусов ниже горизонтали и поднятыми ногами. Среди вызовов для добровольцев также: прием пищи, душ, туалет, езда на специальных велосипедах (находятся внизу кровати), медицинские тесты - все в положении лежа на протяжении исследования. Участники эксперимента получат по 18 000 евро. Все просто - для астронавтов. ЕКА надеется, что полученные результаты помогут исследовать потенциальные меры противодействия изменениям, которые претерпевает человеческий организм в космосе. Сейчас в исследовании принимают участие 12 мужчин-добровольцев в возрасте 20-45 лет. Оно проходит с апреля по июль 2023 года. Следующее будет проводить с января по апрель 2024 года. Ученые также считают, что результаты исследования могут быть полезными еще и для разработки лучших методов лечения пожилых людей и пациентов с заболеваниями опорно-двигательного аппарата и остеопорозом.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026