Elektronien nestettä huonelämpötilassa

15.02.2019

UC-Riverside-elektroni-aukko-neste-300.jpgElektronit (sininen) ja aukot (punaiset) tiivistyvät nestemäisiksi pisaroiksi, jotka muistuttavat nestemäistä vettä rakenteissa, jotka koostuvat ultraohuista materiaaleista.

Ensimmäinen huonelämpötilassa aikaansaatu elektronineste avaa tien uudenlaisille optoelektronisille laitteille ja fysiikan perustutkimukselle

Sellaisen saivat aikaan Kalifornian Riverside yliopiston fyysikot pommittamalla ultraohutta puolijohteiden kerrosrakennetta voimakkailla laserpulsseilla.

Saavutus avaa reitin ensimmäisten käytännöllisten ja tehokkaiden laitteiden kehittämiseksi valon tuottamiseksi ja havaitsemiseksi terahertsien aallonpituuksilla.

Infrapunavalon ja mikroaaltojen välissä olevilla taajuuksilla toimivilla ​​laitteilla voitaisiin käyttää niin monipuolisissa sovelluksissa kuin viestintä ulkoavaruudessa, syövän havaitseminen ja piilotettujen aseiden skannaukseen.

Tutkimus voisi myös mahdollistaa aineen perusfysiikan etsinnän äärettömän pienissä mittakaavoissa ja auttaa avaamaan kvanttimetamateriaalien aikakauden, jossa rakenteet on suunniteltu atomien mittaisiksi.

Tutkimuksissaan tutkijat rakensivat molybdeeniditelluridista erittäin ohuen kerrosrakenteen hiiligrafeenikerrosten välille. Sitten materiaalia pommitettiin erittäin nopeilla laserpulsseilla.

”Tavallisesti tällaisten puolijohteiden kanssa, kuten piissä, laserheräte luo elektroneja ja niiden positiivisesti varautuneita aukkoja, jotka leviävät ja kulkevat materiaalissa, tavalla jollaisen ilmiön avulla määrität kaasun”, kertoo professori Nathaniel Gabor.

Tässä tapauksessa tutkijat havaitsivat kuitenkin todisteita kondensaatiosta nesteen ekvivalentissa. Tällaisella nesteellä olisi ominaisuuksia, jotka muistuttavat tavallisia nesteitä, kuten vettä, paitsi että se koostuisi, ei molekyyleistä, vaan puolijohteessa olevista elektroneista ja aukoista.

”Me nostimme järjestelmään dumpatun energian määrää ja alkuvaiheissa emme nähneet mitään mutta sitten yhtäkkiä näimme materiaalissa ”poikkeuksellisen valovirran renkaan” muodostumisen, Gabor toteaa. ”Tajusimme, että se oli neste, koska se kasvoi kuin pisara eikä käyttäytynyt kuten kaasu.”

Se, mitä todella yllätti tutkijat, oli kuitenkin se, että se tapahtui huoneenlämmössä. Aiemmin tutkijat olivat luoneet tällaisia elektroni-aukko ​​ nesteitä vain erittäin kylmissä lämpötiloissa.

Tällaisten pisaroiden elektronisten ominaisuuksien mahdollistamia terahertsilähettimiä ja -vastaanottimia voitaisiin käyttää myös nopeampiin tietoliikennejärjestelmiin ulkoavaruudessa. Ja elektroni-aukko neste voisi olla perusta kvanttitietokoneille, jotka tarjoavat mahdollisuuden olla paljon pienempiä kuin nyt käytössä oleva piipohjainen piiri toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Tutkijoita kiinnostaa käyttää teknologiaa tutkiakseen fysiikan perusilmiöitä. Esimerkiksi elektroni-aukko nesteen jäähdyttäminen erittäin mataliin lämpötiloihin voi johtaa siihen, että se muuttuu "kvanttivedeksi" eksoottisilla fysikaalisilla ominaisuuksilla, jotka voisivat paljastaa aineen uusia perusperiaatteita.

Aiheesta aiemmin:

Elektronit kulkevatkin nopeammin

22.03.2019Laveampaa kvantti-informaation vaihtoa
21.03.2019RF-fotoneja ja kvanttihyppyjä
20.03.2019Säädettävää ja äänennopeaa lämmönjohdetta
19.03.2019Molekyylielektroniikan toimintoja kvantti-interferenssillä
18.03.2019Nesteitä ja molekyylejä sähkön tuottajiksi
15.03.2019Moiré-kuviot tuottavat superhiloja
14.03.2019Kvanttivaloa ja kvanttipisteitä
13.03.2019Kävisikö pii sittenkin akkuanodiksi
12.03.2019DNA-tietotekniikka tehostuu
11.03.2019Kvanttianturi tehostaa syövän hoitoa

Siirry arkistoon »