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
Юпитер оказался не таким, как считали ученые: открытие опровергает гипотезу о гиганте
Космос
Физики придумали, как найти новые измерения в пространстве
Наука
Посмотрите на первое фото кометы C/2024 G3 в России: она прилетает раз в 160 000 лет
Космос
Ученые нашли необычные частицы: их поведение невозможно объяснить обычной физикой
Наука
Байден запретит поставки ИИ-чипов в Россию: что ответила NVIDIA
Новости
300 млрд киловатт-часов: Китай строит крупнейшую в мире гидроэлектростанцию
Новости
Парниковые газы предложили хранить в стенах домов для борьбы с изменением климата
Наука
Ученые разгадали тайну, как древние птерозавры поднялись в воздух
Наука
Эксперимент показал, что фотоны света могут вести себя как частицы темной материи
Наука
ИИ создал крупнейшую базу данных фотографий северного сияния
Наука
Молекулы РНК превратили в «фонарики», чтобы отслеживать их работу в клетке
Наука
Европейский зонд показал северный полюс Меркурия в рекордных деталях
Космос
Посмотрите, как изменится внешний вид людей через 30 лет  
Наука
Посмотрите на первые фото Tesla Model Y без камуфляжа  
Новости
«Тостер» для смартфона обновляет зарядку гаджета за секунды
Новости
Гаджет, который научился читать мысли человека, показали на CES 2025
Новости
Эта камера будет снимать на Луне: Nikon представила прототип на CES 2025  
Новости
Ярчайший гамма-всплеск в истории связали с теорией струн и темной материей  
Новости
Наука в фокусе: кто и зачем делает научно-популярные видеоблоги в России
Кейсы
Telegram раскрыл данные о 2000 пользователях в после ареста Дурова
Новости