Электроны в 2D-материалах отстают от ядер, открывая путь к новой электронике

Физики из Цюрихской высшей технической школы и Института структуры и динамики вещества Макса Планка обнаружили, что в некоторых двумерных материалах электроны с заметной задержкой реагируют на движение атомных ядер, что нарушает классическое приближение Борна — Оппенгеймера.

Упрощённая схема экспериментальной установки. Автор: Science (2026). DOI: 10.1126/science.aea1523

Исследователи использовали аттосекундную спектроскопию для изучения материала MXene, похожего на графен. Сначала они возбуждали колебания кристаллической решётки (фононы) инфракрасным лазерным импульсом, а затем облучали материал аттосекундным импульсом в ультрафиолетовом диапазоне, измеряя поглощение.

«Мы заметили, что электроны отставали от атомных ядер до тридцати фемтосекунд — в аттосекундном мире это очень долго», — пояснил первый автор работы, постдок Сергей Неб.

Сравнение с математической моделью показало, что колебания ядер влияют на пространственное распределение электронов, что, в свою очередь, меняет электромагнитное поле вокруг атомов. Взаимодействия между самими электронами также играют важную роль.

Новый метод позволяет измерять силу связи между электронами и фононами, что поможет точнее предсказывать, при каких условиях электроны сильнее влияют на теплопроводность. Это открывает возможности для создания новых оптоэлектронных устройств наноразмера и более эффективных электронных компонентов.

Больше информации: Sergej Neb et al, Local fields reveal atomic-scale nonadiabatic carrier-phonon dynamics, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aea1523

Источник: ETH Zurich