Фізики безпосередньо візуалізували рівні Ландау – квантові рівні, які визначають поведінку електрона в сильному магнітному полі – вперше з тих пір, як вони були теоретично сформульовані Нобелівським лауреатом Левом Ландау в 1930 році. Використовуючи скануючу тунельну спектроскопію – зонд, безпосередньо взаємодіє з електронами, – об’єднана група вчених з різних інститутів Університету Уорвіка та університету Тохоку, виявила внутрішню кільцеву структуру рівнів Ландау на поверхні напівпровідника.
Зображення ясно показують, що
Ландау був прав, коли передбачив, що в чистій системі електрони будуть приймати форму концентричних кілець, число яких буде збільшуватися відповідно до їх рівнем енергії.
Цей простий підрахунок поведінки лежить в основі так званого квантового ефекту Холла.
Рис. 1. Зображення ясно показують, що Ландау був прав, коли
передбачив, що в чистій системі електрони будуть приймати форму
концентричних кілець, число яких буде збільшуватися відповідно
з їх рівнем енергії.
Хоча спочатку в дослідженнях в основному, переслідувався фундаментальний інтерес, що в останні роки ефект використовується для визначення стандарту електричного опору і, можливо, скоро буде використаний також для визначення еталонної величини кілограма.
Професор Рудольф Ремер з фізичного відділення Університету Уорвіка сказав так:
«Для нас це дуже значний крок – ми дійсно вперше бачимо окремі квантово-механічні хвильові функції електронів в реальних матеріалах. На перший погляд це може здатися далеким від повсякденного життя. Однак на обговорюване питання, що таке кілограм (еталон), можна отримати відповідь у відстанях між кільцями рівнів Ландау – вони діють, як свого роду маркер для визначення універсального ваги».
До речі, порівняно недавно в 2009 році групі американських вчених з Фізичної школи Технологічного інституту Джорджії в Атланті спільно з колегами з Гейтерсбергского Центру нанорозмірних систем і технологій Національного інституту стандартів і технологій в Меріленді вдалося поспостерігати близько 20 рівнів Ландау в графені.
