Учёные впервые напрямую зафиксировали фрактальную структуру, предсказанную почти 50 лет назад. Эксперимент с графеном подтвердил существование так называемой «бабочки Хофштадтера», узора, который повторяется на всех уровнях увеличения.
В 1976 году американский физик Дуглас Хофштадтер предположил, что электроны в двумерных кристаллах под воздействием магнитного поля могут формировать фрактальную структуру. Однако условия для её появления казались почти невозможными: атомы должны быть расположены крайне плотно, а поля — предельно точными. Почти 50 лет учёные не могли увидеть этот эффект напрямую.
Первыми намёки на «бабочку Хофштадтера» зафиксировали 12 лет назад, но тогда исследователи смогли лишь косвенно определить её по изменению электрического сопротивления материала. Теперь команда физиков впервые напрямую наблюдала этот узор, используя скрученные слои графена.
Графен — это двумерная структура, состоящая из одного слоя атомов углерода. Когда один лист графена поворачивают относительно другого под определённым углом, возникает сложный узор взаимодействий, который может менять свойства материала, например, превращать его в сверхпроводник. Учёные подобрали угол так, чтобы магнитные поля стали слабее, а электроны — доступнее для измерений.
В результате физики получили чёткие данные о распределении энергии электронов, подтвердив существование фрактального узора. Открытие важно не только с точки зрения фундаментальной физики, но и для будущих технологий, работающих с квантовыми эффектами в наноматериалах.
Читать далее:
Время может двигаться вперед и назад одновременно: что выяснили физики
Космологический принцип Вселенной поставили под сомнение
Новая смелая гипотеза переписывает историю Вселенной
Обложка: AI | freepik
