Новое явление обнаружила группа физиков из трёх научных учреждений США. Оказалось, что в сдвоенном графене (bilayer graphene — BLG) существует запрещённая зона, которой вовсе нет в графене однослойном. Из-за
этого в условиях, когда число электронов, бегущих по углеродной
плоскости, очень мало, такой материал ведёт себя как изолятор.
Схема двухслойного графена. Синие шарики – атомы углерода (иллюстрация Lau lab, UC Riverside).
Ведущий автор работы, Чунь Нин Лау (Chun Ning Lau) из Калифорнийского университета в Риверсайде, объясняет:
«BLG становится изолятором, потому что его электроны спонтанно
организовывают себя, когда их количество невелико. Вместо того чтобы
передвигаться случайным образом, электроны движутся в определённом
порядке. Это называется спонтанным нарушением симметрии. И это очень важное понятие, так как тот же самый принцип „наделяет" массой частицы в физике высоких энергий». Масса
интересовала и разработчиков данного опыта – масса виртуальных частиц,
формирующихся из электронов внутри кристалла BLG. Команда нашла такие
частицы и исследовала их поведение в присутствии электрического
и магнитного полей. Полученные результаты больше относятся к теоретической физике, а вот прикладное значение BLG может найтись в электронике. Авторы
работы выяснили, что ширина запрещённой зоны в BLG растёт вместе
с внешним магнитным полем, а следовательно, ею можно управлять
и создавать на этой базе электронные компоненты вроде транзисторов.
Кроме того, команда предполагает, что ещё более широкую запрещённую зону
учёные найдут в трёхслойном и четырёхслойном графене. И с такими
материалами авторы исследования уже начали работать. (Открытию посвящена статья в Nature Nanotechnology.)
|