Расплавлен электронный кристалл

26.12.2016

Группа физиков из MIT и Принстона экспериментально подтвердила способность электронов образовывать вигнеровский кристалл - выстраиваться в упорядоченные в пространстве структуры внутри полупроводника, и впервые наблюдала плавление кристалла при увеличении плотности электронов.

Кристалл в физике - это такая система, собственная энергия которой намного выше, чем кинетическая. Существование таких систем, состоящих не из атомов или молекул, а из электронов, предсказал в 1934 году физик Юджин Вигнер. В 1974 году его удалось получить в эксперименте с жидким гелием, однако природа эксперимента не позволила наблюдать "плавление" кристалла - переход электронов в менее упорядоченное состояние.

Для того, чтобы создать кристалл, ученые воспользовались эффектом туннельного перехода, при котором частицы преодолевают барьер, если их энергия меньше высоты барьера. Пропуская электроны через полупроводник, ученые создали двумерную структуру, состоящую из электронов заданных энергий. Приборы, измеряющие энергию электронов, показали пик, который после длительного изучения признали признаком того, что электроны сформировали кристалл и "вибрируют в унисон". "Вибрация" здесь, конечно, просто фигура речи, которая позволяет представить синхронизацию энергий частиц.

Затем ученые увеличили плотность кристалла, и пик постепенно сошел на нет. Так физики доказали, что кристалл "растаял", перейдя в состояние "электронной жидкости".

При нормальных условиях электроны отталкиваются друг от друга. Вигнер предположил, что при близких к абсолютному нолю температурах те же кулоновские силы, что обычно отталкивают частицы с одинаковым зарядом, сформируют некоторое подобие решетки, и электроны, которые окажутся в узлах этой решетки превратятся в кристалл. Такой кристалл не будет пропускать электрический ток в веществе, которое обычно выступает как проводник.

<< Назад: Беременность и рождение ребенка меняет мозг женщины 26.12.2016

>> Вперед: На Северном полюсе зафиксировали аномально высокую температуру 25.12.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Восприятие музыки зависит от цвета концертного зала 03.03.2026

Восприятие живой музыки традиционно связывают с слухом, однако на впечатления от концерта влияют и другие факторы, включая визуальное оформление и освещение. Вопрос о том, может ли цвет интерьера напрямую изменять то, как мы слышим звук, долго оставался открытым. Недавнее исследование ученых из Технического университета Берлина проливает свет на эту связь и демонстрирует, что визуальная среда способна влиять на субъективное восприятие музыки. Чтобы изучить эффект цвета, исследователи предложили участникам прослушать записи концерта в виртуальных залах, оформленных в красные, зеленые и синие оттенки. Цвета варьировались по яркости и насыщенности, что дало 12 различных вариантов оформления. Поскольку построить физические залы с таким разнообразием цветов было невозможно, использовалась технология виртуальной реальности. Звук воспроизводился через наушники с бинауральной технологией, адаптирующей звучание к движениям головы, что создавало ощущение реального присутствия в зале. Участ ...>>

Chrysalis: концепт межзвездного корабля для 400-летнего путешествия 03.03.2026

Межзвездные полеты остаются одной из самых амбициозных целей человечества. Международный научный проект Chrysalis предложил концепцию космического корабля, способного совершить 400-летнее путешествие с экипажем из 2400 человек. Победивший в конкурсе 2025 года дизайн демонстрирует не только инженерные решения, но и социальную архитектуру, рассчитанную на 16 поколений людей, живущих на борту. В основе концепции лежит вращательная конструкция длиной 58 километров. Такая масштабная система должна создать искусственную гравитацию, достаточную для нормального функционирования организма, без вызывающей дезориентацию центробежной нагрузки. Для стабилизации конструкции проект предусматривает несколько цилиндров, вращающихся в противоположных направлениях, что минимизирует колебания и вибрации. Сборка корабля планируется в точках Лагранжа - участках космоса, где можно минимизировать расход топлива. Движение корабля предполагается обеспечить прямым термоядерным двигателем на гелии-3 и дейте ...>>

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Шпинат против терроризма 10.11.2016 Исследователи из Массачусетского технологического института представили необычную разработку, служащую для обнаружения взрывоопасных химических веществ, которые могут использоваться террористами. Они создали детектор на основе обычного шпината, встроив в растение углеродные нанотрубки и датчики. Датчики, использованные в данном случае, настроены реагировать на так называемые нитроароматические соединения. Раствор наночастиц с помощью техники инфузии по сосудам растения доставили в нижнюю часть листьев шпината, в слой под названием мезофилл, где по большей части протекает процесс фотосинтеза. Также в листья растения встроены углеродные нанотрубки, которые излучают постоянный флуоресцентный сигнал, служащий эталонным. Если в грунтовых водах обнаруживается какое-либо опасное соединение, буквально через 10 минут оно доходит до листьев, и подаваемый сигнал меняется. Он может быть обнаружен с помощью небольшой инфракрасной камеры, подключенной к Raspberry Pi. Кроме того, как говорят разработчики, видеть его можно будет и с помощью камеры обычного смартфона, отключив инфракрасный фильтр, активный по умолчанию. На данный момент сигнал можно детектировать на расстоянии в один метр, но ученые работают над его увеличением. "Растения очень чутко реагируют за среду. Например, они знают, что будет засуха, задолго до того, как это знаем мы. Они способны обнаруживать небольшие изменения в свойствах почвы и ее водном потенциале. Если мы будем использовать эти химические сигнальные пути, то сможем получить огромное количество информации", - сказал руководитель исследования Майкл Страно (Michael Strano).

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026