Фізики безпосередньо візуалізували рівні Ландау

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.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *