Электроны, являющиеся носителями тока в графене, формируют специфические структуры – фермионы Дирака, имитирующие поведение безмассовых релятивистских частиц (нейтрино). Изучение настоящих нейтрино обычно требует огромных затрат и сложного оборудования. Возможность смоделировать эти частицы – одна из примечательных особенностей графена.

Ученые из университета Манчестера, в числе которых нобелевские лауреаты Андрей Гейм и Константин Новоселов, нашли способ создания нескольких «клонов» одного фермиона Дирака. Они поместили графен над пластиной нитрида бора так, что электроны графена могли  «чувствовать» отдельные атомы бора и азота. Двигаясь по этой «стиральной доске» из атомов, электроны способны сформировать несколько новых копий оригинального фермиона Дирака. Под влиянием сильного магнитного поля число рожденных «клонов» заметно увеличивается, и дубли выстраиваются в сложный узор – бабочку Хофштадтера.

Аналогичные результаты получили исследователи из Колумбийского университета, изучавшие квантовый эффект Холла на примере того же «бутерброда» из графена и нитрида бора, помещенного в сильное магнитное поле, и ученые из MIT, работа которых также посвящена фермионам Дирака в гетероструктурах Ван дер Ваальса – такой гетероструктурой и является пара наложенных друг на друга атомарно тонких кристаллов.

По материалам PhysOrg: 1, 2