Учёные разгадали тайну движения электронов в «квантовых лего»
Исследователи из Корнеллского университета с помощью нового вычислительного метода выяснили, как ведут себя электроны в особом классе слоистых материалов, известных как «несоразмерные» или «неподходящие» (misfits). Эти материалы похожи на квантовые лего, где один слой имеет квадратную кристаллическую решётку, а другой — гексагональную.
Поверхности Ферми (верхний ряд) и структура валентной зоны (нижний ряд) для 2H-NbSe2 (a,b) и кристаллов (LaSe)1.14(NbSe2)2 (c,d). Автор: arXiv DOI: 10.48550/arxiv.2407.05465
Открытие опровергает долгое время существовавшее предположение. Учёные считали, что большие сдвиги в энергетических зонах таких материалов означают физическое перемещение электронов из одного слоя в другой. Однако новая работа показала, что химическая связь между несоразмерными слоями заставляет электроны перераспределяться внутри «родного» слоя, увеличивая количество высокоэнергетических электронов, в то время как лишь немногие из них действительно переходят на другой уровень.
«Это важный класс материалов, который люди пытаются понять. Вы не можете напрямую ответить на вопросы об этих материалах никаким другим способом, кроме того, который мы разработали», — отметил профессор физики Томас Ариас, руководитель исследования.
Новый метод, названный MINT-Sandwich, основан на идее, что электроны в основном реагируют только на своё непосредственное окружение. Это позволяет проводить расчёты для материалов, ранее считавшихся недоступными для анализа.
Исследование, опубликованное 14 ноября в журнале Physical Review Letters, может ускорить проектирование материалов с желаемыми квантовыми свойствами, включая сверхпроводимость и устройства для эффективного электроохлаждения.
Интересный факт: самый известный пример несоразмерного материала — «магический» скрученный двухслойный графен, который при определённом угле поворота одного слоя относительно другого приобретает свойства сверхпроводника.
0 комментариев