Ana Sayfa Bilim Kuantum tellerde kontrol edilebilir elektron akışı

Kuantum tellerde kontrol edilebilir elektron akışı

295
0
  Okuma Süresi:   Bu yazıyı  " 4 "  dakikada okuyabiliriniz.
Elektron Akışı
Elektron Akışı
Sitemin tek geliri olan reklamları görüntülemek için AdBlock eklentinizi kapatırsanız sevinirim 🙂

Princeton araştırmacıları, Nature’da yayınlanan yeni bir araştırmaya göre, manyetik alanın varlığında kontrol edilebilir “kuantum teller” yapmanın yeni bir yolunu gösterdiler.

Araştırmacılar, yüksek bir manyetik alana maruz kalan bir bizmut kristalin yüzeyinde iki kuantum hali arasında oluşan elektron iletken kanallarını tespit ettiler. Bu iki durum farklı yönelimli eliptik yörüngelerde hareket eden elektronlardan oluşur.


Takımın sürprizine göre, bu kanallardaki mevcut akımın açılıp kapatılabileceğini ve bu kanalları yeni bir kontrol edilebilir kuantum teli haline getirdiğini buldular.

1909 Fizik Profesörü Sınıfı ve Prenston Kompleks Malzemeler Merkezi direktörü Ali Yazdani, “Bu kanallar dikkat çekici çünkü kendi elektronlarının eliptik yörüngelerini kolektif olarak hizaladıkları farklı kuantum durumları arasındaki sınırlarda oluşuyor” dedi Araştırma. “Kanallardaki elektronlar arasındaki etkileşimin, nasıl yapılıp yapılmadıklarını kuvvetle belirlediğini görmek heyecan verici.”

Araştırmacılar, saf bizmuttan yapılan bir kristalin yüzeyindeki elektron davranışlarını görselleştirmek için – tek tek atomları görüntüleyebilen ve bir malzemenin yüzeyindeki elektronların hareketini haritalandırabilen bir cihaz olan bir tünel tarama mikroskobu kullandılar.

Bu cihazla ekip, elektronların hareketlerini doğrudan bir buzdolabı mıknatısından binlerce kez daha büyük bir manyetik alan varlığında görüntülüyordu. Büyük manyetik alanın uygulanması elektronların, bir elektrik alanın yönüne paralel olan daha tipik elektron akışı yerine eliptik yörüngelerde hareket etmesini sağlar.

Ekip, iletken kanalların, vadi polarize bir alan duvarı olarak adlandırdıkları sınırda, elektron yörüngelerinin aniden yön değiştirdiği kristal üzerindeki iki bölge arasında oluştuğunu tespit etti.

Deneyleri gerçekleştiren Fizik Bölümü’nden mezun olan Mallika Randeria şunları söyledi: “Manyetik alanın kesin değerine bağlı olarak elektronların akabileceği iki şeritli ve dört şeritli kanallar olduğunu görüyoruz. .” O ve meslektaşları, elektronların dört şeritli bir kanalda hareket etmek üzere ayarlandıklarında sıkışıp kaldıklarını, ancak yalnızca iki şeritli bir kanalla sınırlı olduklarında engelsiz olarak akabileceklerini gözlemlediler.

Araştırmacılar bu davranışı anlamaya çalışırken, kuantum mekaniğinin yasalarının bu çok kanallı kuantum tellerinde elektronlar arasındaki itmeyi zorunlu kıldığı yeni kuralları ortaya çıkardı. Daha fazla sayıda şerit daha iyi iletkenlik gösteriyor gibi görünmekle birlikte, elektronlar arasındaki itme, sezgisel olarak şeritleri değiştirmelerine, yönlerini değiştirmelerine ve takılmalarına neden olarak yalıtım davranışlarına neden olur. Daha az kanalla, elektronların şerit değiştirme seçeneği yoktur ve birbirleri arasında “hareket etmeleri gerekse bile” elektrik akımı iletmelidirler – yalnızca bu tek boyutlu kanallarda mümkün olan kuantum fenomeni.

Sherman Fairchild Üniversitesi Fizik Profesörü F. Duncan Haldane’ye verilen 2016 Nobel Ödülü’nün konusu olan, topolojik madde olarak adlandırılan söz konusu sınırlar boyunca benzer korumalı iletkenlik meydana gelir. Yeni bulgunun teorik açıklaması, daha sonra Princeton’da yüksek lisans öğrencisi olan ve şu anda Oxford Üniversitesi’nde fizik doçenti olan Siddharth Parameswaran ve Princeton’da Shivaji Sondhi’nin profesörü olan ekibin iki üyesi tarafından yapılan daha önceki çalışmalara dayanıyor. fizik ve ortak çalışanlar.

Parameswaran, “Kullandığımız bazı teorik fikirlerin bir süredir var olmasına rağmen, gerçek bir deneyi açıklamak için nasıl bir araya geldiklerini görmek ve bu olduğunda gerçek bir heyecan duymak hala zor.” Dedi. “Bu, deney ve teorinin birlikte nasıl çalıştığına mükemmel bir örnektir: Yeni deneysel veriler olmadan asla teorimizi tekrar gözden geçiremezdik ve yeni teori olmadan deneyleri anlamak zor olurdu.”

Araştırma Gordon ve Betty Moore Vakfı, ABD Temel Enerji Bilimleri Enerji Dairesi, İngiltere Vakfı ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz