Электроны в графене разогнали до 22 км/с, изучая «свободные» движения частиц

Исследователи картировали квазибаллистические перемещения электронов в графене.

Физики из Университета Канзаса использовали сверхбыстрые лазеры, чтобы наблюдать перемещение электронов в графене. Двумерный материал позволяет частицам двигаться «свободно», практически не испытывая столкновение с другими частицами. Результаты анализа важны для управления электронами в полупроводниках в будущих поколениях электроники.

Как правило, движение электронов в твердых телах прерывается столкновениями с другими частицами, объясняют исследователи. Эти столкновения происходят от 10 до 100 млрд раз в секунду и замедляют движение отрицательно заряженных частиц, вызывая потерю энергии и выделение тепла. Движение, при котором электрон не испытывает столкновений и движется свободно, физики назвали квазибаллистическим.

В графене из-за особенностей материала такие столкновения случаются гораздо реже, а движение электрона приближено к «свободному». Физики заставили электроны двигаться в графене, придав им дополнительную энергию с помощью лазера. Но электрон был подвижен лишь примерно одну триллионную долю секунды, что чрезвычайно затрудняет наблюдение за эффектами. Когда электрон «высвобождается» из щели в графеновом слое, оставшаяся положительно заряженная «дырка» тянет отрицательно заряженную частицу обратно.

Чтобы решить эту проблему, физики создали четырехслойную структуру с двумя слоями графена, разделенными другими однослойными материалами — дисульфидом молибдена и диселенидом молибдена. Электроны направляли в одном слое графена, а «дырки» оставались в другом.

Разделение их (электронов, прим. «Хайтек») двумя слоями молекул общей толщиной всего 1,5 нм заставляет электроны оставаться подвижными в течение примерно 50 триллионных долей секунды, что достаточно для исследователей, оснащенных лазерами со скоростью 0,1 триллионной доли секунды, чтобы изучить, как они движутся.

Райан Скотт, соавтор исследования

В среднем электроны двигались квазибаллистичеси в течение примерно 20 триллионных долей секунды со скоростью 22 км/с. После этого как правило частицы во что-то врезались. Исследователи отмечают, что наблюдение за движением частиц носит не только теоретический, но и практический характер. Использование квазибаллистического движения в электронике может сделать устройства быстрее, мощнее и энергоэффективнее.


Читать далее:

Рядом с Землей нашли теплую планету, где год длится 22 дня

10 триллионов кадров в секунду: посмотрите, как ютуберы засняли скорость света

Странный объект, запертый между Сатурном и Ураном, меняется прямо сейчас

На обложке: лазерная экспериментальная установка. Фото: KU Marketing Communications

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Началась разработка космического двигателя на воде: что о нем известно
Космос
Через Млечный Путь несется пара объектов на гиперскорости: что о них известно
Космос
Названы опасные побочные эффекты использования ИИ для мозга
Наука
НАСА рискуют провалить главную лунную программу и не только
Кейсы
Прибор для анализа крови без уколов привлек 35 млн рублей от стартап-студии
Наука
«Джеймс Уэбб» рассмотрит астероид, который может угрожать Земле
Космос
Телескоп «Евклид» наблюдал редкое кольцо Эйнштейна в соседней галактике
Космос
Российские физики создали чрезвычайно вместительную «тару» для водорода
Наука
Внутреннее ядро Земли деформировалось за три десятилетия, считают геологи
Наука
Илон Маск предложил $97,4 млрд за OpenAI, ему выдвинули встречное предложение
Новости
«Росатом» нацелен на практическое применение квантовых технологий
Новости
Ученые предупреждают: риск столкновения самолетов с космическим мусором растет
Космос
В пустыне Ирака нашли 850 артефактов, созданных 1,5 млн лет назад
Наука
Стартап из Челябинска разработал умного помощника для анализа здоровья
Новости
Астрономы открыли крупнейшую структуру во Вселенной: она в 13 000 раз больше Млечного Пути
Космос
Люди ели врагов 18 000 лет назад: следы каннибализма нашли в пещере в Польше
Наука
Достижения российской науки за год: прорывы, исследования, технологии и планы на будущее
Кейсы
Ученые нашли способ идеально сварить яйцо
Новости
Странные звезды прилетают Млечный Путь: выяснилось, откуда они берутся
Новости
Выяснилось, как синие киты научились скрываться от косаток, несмотря на огромные размеры
Новости