Удалось получить каплю сверхэкзотической «электронной жидкости»
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.

«Электронной жидкость»
© QMO Lab, UC Riverside
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). «Наблюдая за этим образованием, мы поняли, что оно является жидкостью. Оно росло, как капля жидкости, а не распространялось, как газ» — пишут исследователи, — «Но самым удивительным для нас стало то, что все это происходило при комнатной температуре».
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.
Комментарии
Кстати, графен, также как и графит, плавится только при офигительном внешнем давлении. Не помню точно, то десятки ГПа. Если давления нет, то углерод просто испаряется.
просто не существуют. Так что занимающихся подобными сложными экспериментами рекомендую поискать способы их упрощения их объяснения, опираясь на номенклатуру реальных переносчиков энергии предлагаемую ТЗЭС
===
резануло глаза. Неужели, по мнению журналиста, ДНК, являющаяся огромной в атомных масштабах, может быть понятным широкой публике критерием малости, особенно там, где речь о кристалле?
Взяли прошлогоднюю статью из Nano Lett. "Theoretical Phase Diagram for the Room-Temperature Electron–Hole Liquid in Photoexcited Quasi-Two-Dimensional Monolayer MoS2" и всю "инструкцию" оттуда воспроизвели. Заменили только дисульфид на дителлурид )))
В итоге Келдыш-Копаев победил. Хотя, Хьюз по своему оказался тоже прав. Но это другая и некороткая история.
Алекс чё-то путает конденсацию экситонов предсказал Гинзбург. Келдыш, как следует из моего очерка, напротив был за упорядочение.
- Кхм.. о конденсации более плотной, жидкоподобной фазы из дебаевской плазмы задумывался ещё сам мэтр Дебай.. и показал, что в электролитах это наблюдается.
Потом некто Вигнер показал, что эта фаза будет кристалл.
Кристалл - потом, а сначала таки плотная, существенно неидеальная плазма, то есть когда кулоновское взаимодействие много сильнее тепла - вот что наблюдается при импульсах с субатомной длительностью.
С плавлением в условиях типа "Квант" это сравнивать нельзя.. электроны гораздо быстрее реагируют на поле света, чем матрица.
Апро по - было подозрение, что именно такая ожиженная электростатическим притяжением плазма и образует шаровые молнии..
Но тут мои коллеги делали эксперимент - лазерным импульсом разрушали упорядочение экситонов. И что бы вы думали? Эти подлые экситоны восстанавливают порядок за считанные пикосекунды!
Как их можно в плазму стереть? При такой-то склонности к порядку?
Что касается плавления, то это не единственный способ решётке поучаствовать в электронных играх. Через поляризацию, например.... Там же те же электроны, только на более внутренних оболочках.
Keldysh, L. V. Proceedings of the 9th International Conference on Physics of Semiconductors 1303 (Nauka, Leningrad, 1968).
Предлагаете им не верить? )))
С другой стороны Просидинг - он и есть просидинг. Не статья. Может чего и перепутали....
Келдыш Л.В., Козлов А.Н. Коллективные свойства экситонов в полупроводниках // ЖЭТФ. — 1968. — Т. 54. — С. 978—993.
- не в обычную плазму.. а сразу в "жидкость", образуемую электростатикой.. это при "высоких" температурах, вроде комнатной, может быть выгоднее энергетически, чем кристалл, прямая аналогия с обычной водой и льдом.
Парализация, орто и пара водород в кристалле - это ваще.. недаром Поллинг говорил о холодном ядерном синтезе во льду именно из-за парализации..
..А "Квант" и похожие установки - это таки "быстрое" плавление и застывание.. со скоростью, на пару порядков меньше, чем ионизация..
Это как сравнивать сверление сверлом и пробой дырок.. пулей, например..
Пишут про терагерцовое излучение. Это лазер - терагерцовый? И тут же пишут про свет лазера.
Пишут про каноны классической физики. Так ведь там кванты. Или они имеют в виду классическую КМ.
Видит око, да зуб неймет - всё это имеет некоторое отношение к моей работе. Некоторое - потому что тут воткнуты квадрильонные доли секунды. Т.е. это не пикосекундный лазер 20 века, это еще на 3 порядка меньше?
1) Есть эксперименты с облучением (непрерывным) ДНК бактерий терагерцами, есть поглощение, но
2) Если рассматривать крутильные колебания спирали ДНК, то терагерцы - это собственные частоты для спиралей ДНК вирусов (для бактерий - гигагерцы).
Если у кого появятся какие добрые слова, пишите, пожалуйста, в личку, сообщения из МП до моего компа не доходят
- Эх, сударь.. добрые слова в нашу эпоху появляются только у дон Кихотов.. большим достижением этого форума следует считать даже почти полное отсутствие брани..
Ну так я это понимаю как модуляцию света лазера.. а
Далее - цитирую из Вики:
Частота видимого света примерно 0 5*10^15/сек.
А терагерцо́вое, ТГц излучение — вид электромагнитного излучения, спектр частот которого расположен между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами. Границы между этими видами излучения в разных источниках определяются по-разному. Максимальный допустимый диапазон ТГц частот 3·1011—3·1012 Гц, диапазон длин волн 1—0,1 мм соответственно. Такие волны ещё называются субмиллиметровыми.
ТГц излучение — не ионизирующее, легко проходит сквозь большинство диэлектриков, но сильно поглощается проводящими материалами и некоторыми диэлектриками. Например, дерево, пластик, керамика для него прозрачны, а металл и вода — нет.
Методика, позволяющая определять возможные конформационные состояния, выявлять мутации, а также влиять на ход биохимических реакций, была бы крайне востребована, прежде всего, для анализа молекулы ДНК, являющейся основой многих химических процессов, происходящих в клетке..." -- https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-spektra-molekuly-dnk-v-teragertsovoy-oblasti-chastot