Сверхэкзотическая электронная жидкость

14.02.2019

Бомбардируя сверхтонкий "бутерброд" из полупроводниковых материалов мощными, но короткими импульсами лазерного света, ученые-физики из Калифорнийского университета получили каплю квантовой "электронной жидкости", обладающей рядом уникальных свойств. Но самым примечательным в этом деле является то, что образец этой электронной жидкости был впервые получен при комнатной температуре. Данное достижение открывает новый путь к разработке высокоэффективных устройств, использующих электромагнитное излучение терагерцового диапазона, лежащее между инфракрасным светом и микроволновым излучением. Более того, электронная жидкость может быть использована в фундаментальных физических исследованиях, проводимых на бесконечно малом масштабном уровне, и это, в свою очередь, позволит создать так называемые квантовые метаматериалы, структура которых упорядочена до уровня единственных атомов.

В своем эксперименте физики использовали тончайший слой дителлурида молибдена (полупроводниковый материал), зажатый меж двумя слоями графена. Толщина этого "бутерброда" была очень мала и не превышала толщины молекулы цепочки ДНК. В ходе эксперимента на поверхность материала подавались импульсы лазерного света, длительность которых исчислялась квадриллионными долями секунды.

В обычных полупроводниковых материалах такое воздействие лазерного света приводит к появлению свободных электронов и положительно заряженных электронных дырок, движущихся в объеме материала, который условно можно рассматривать как газообразную среду. В начале эксперимента все происходило точно так же, согласно канонам классической физики. Но, после увеличения заключенной в импульсе лазерного света энергии выше определенного порога, ученые заметили формирование в материале экзотического объекта, который можно описать не очень понятным термином "аномальное фототоковое кольцо" (anomalous photocurrent ring).

Уникальные оптоэлектронные свойства капелек электронной жидкости, по мнению ученых, позволят использовать ее при создании новейших оптических и электронных устройств, обладающих выдающимися характеристиками и высочайшей эффективностью. "На настоящий момент нам известно очень мало о свойствах таких электронных жидкостей, которые получались раньше только при температурах, ниже температуры в открытом космическом пространстве" - пишут ученые, - "Во время дальнейших исследований мы займемся изучением свойств этих жидких экзотов и определением их характеристик, таких, как силы поверхностного натяжения".

Помимо исследований самой электронной жидкости, ученые планируют при ее помощи исследовать некоторые из фундаментальных физических явлений. К примеру, охлаждение капли электронной жидкости до сверхнизких температур может превратить ее в квантовую электронную жидкость со столь экзотическими физическими свойствами, что ее можно будет рассматривать, как абсолютно новое состояние материи.

<< Назад: Новый уникальный тип магнита 15.02.2019

>> Вперед: Новый тип искусственной кожи 14.02.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Рентгеновский лазер на столе 02.07.2012 Американские физики создали первый в мире настольный рентгеновский лазер. Данная разработка открывает огромные возможности для прогресса во многих областях, включая медицину, биологию и нанотехнологии. На протяжении полувека ученые пытались создать компактный и недорогой рентгеновский лазер, способный, в частности, делать снимки со сверхвысоким разрешением. Подобный прибор позволил бы заглянуть внутрь живой клетки или изучать химические реакции на наноуровне. К сожалению, большинство современных синхротронов, производящих требуемое ученым рентгеновское излучение, потребляют огромное количество электроэнергии. Кроме того, они отличаются огромными размерами, зачастую сравнимыми с футбольным стадионом. Естественно, это затрудняет их широкое применение. Чтобы уйти от необходимости использования мощного источника энергии, международная команда исследователей под руководством Университета Колорадо Боулдер создалf настольное устройство, которое использует более 5000 низкоэнергетических фотонов в средней инфракрасной области спектра. Эти фотоны могут генерировать высокоэнергетический рентгеновский фотон, позволяя фиксировать самые быстрые процессы, включая движение электронов. Под воздействием инфракрасных лазерных импульсов атомы благородных газов теряют электроны, которые ускоряются в инфракрасном свете, и возвращаются к атомам. Кинетическая энергия в результате этого процесса превращается в рентгеновское излучение. Таким образом, часть излучения инфракрасного лазера становится рентгеновским. Настольный прибор дает яркий направленный луч рентгеновского излучения с длиной волны в 1000 раз меньше, чем видимый свет. Это позволяет лучу проникать в различные материалы и изучать их на наноуровне, недоступном для других аппаратов такого размера и стоимости. Новая технология наверняка пригодится в многочисленных исследованиях по разработке и оптимизации нового поколения электроники, устройств хранения информации и энергии, технологий медицинской диагностики.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025