Квантовая точка — фрагмент проводника или полупроводника, носители заряда (электроны или дырки) которого ограничены в пространстве по всем трем измерениям. Размер квантовой точки должен быть настолько мал, чтобы квантовые эффекты были существенными. Это достигается, если кинетическая энергия электрона заметно больше всех других энергетических масштабов: в первую очередь больше температуры, выраженной в энергетических единицах.
Квантовая точка (желтая), подключенная к двум электродам (синие). Электроны, туннелирующие в квантовую точку от электродов, взаимодействуют друг с другом, образуя высококоррелированное квантовое состояние, называемое «ферми-жидкостью».
Японские физики разработали формулы для того, чтобы описать физическое явление, происходящее внутри квантовых точек и других наноразмерных материалов. Этот процесс еще называют «эффектом Кондо»: в 1964 году физик-теоретик Джун Кондо описал его для некоторых магнитных материалов. Теперь же известно, что он имеет место и во многих других системах, включая квантовые точки.
Обычно электрическое сопротивление металлов уменьшается вместе со снижением температуры. Однако это не работает с металлами, которые содержат магнитные примеси, это происходит только до критической температуры. Выше нее сопротивление возрастает при понижении температуры.
Для того, чтобы вывести формулу, авторы составили математическое описание эволюции этого облака: они начали с состояния системы при абсолютном нуле, к которому применима хорошо зарекомендовавшая себя теоретическая модель ферми-жидкости для взаимодействующих электронов. А вторым шагом ввели поправку, которая описывает реакцию системы на внешние возмущения.
В результате формулы отражают работу электронов в подобных системах двумя различными способами.
Предсказания формул вскоре можно будет проверить экспериментально. Исследования в рамках этого проекта только начались.
Акира Огури, руководитель исследования городского университета Осаки из Института теоретической и экспериментальной физики
Читать далее
Ярчайший блазар светит на Землю. Что это значит для планеты?
Посмотрите на МКС, пролетающую между Юпитером и Сатурном
«Исследование провалено»: испытателям «Спутник V» больше не будут вводить плацебо