В Азербайджане сумма, выплачиваемая военнослужащим и семейным курсантам на оплату временного жилья, может быть увеличена

Олимпийский огонь совершил круг почета на судне на воздушной подушке по акватории Волги

Физики открыли первый естественный трёхмерный аналог графена

Инженеры обещали революцию, а физики продолжали копать глубже. Им было интересно понять, существует ли в природе естественный трёхмерный аналог графена. Теперь сотрудники Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) сообщают, что висмутат натрия может существовать как форма «квантовой материи» - трёхмерный топологический дираковский полуметалл (сокращённо, 3DTDS). Исследователям удалось впервые экспериментально подтвердить, что в толще данного материала присутствуют трёхмерные дираковские фермионы, природа которых лишь недавно была описана теоретиками.

«3DTDS является естественным трёхмерным аналогом графена с аналогичными свойствами. При этом он с той же скоростью или даже быстрее пропускает электроны. А поскольку дираковские фермионы в его толще являются объёмными, материал обладает непредельной линейной магниторезистивностью, которая может быть на несколько порядков выше, чем у сегодняшних материалов, используемых в жёстких дисках», - говорит ведущий автор исследования Юйлинь Чэнь (Yulin Chen) из Оксфорда.

Новый материал является ближайшим «родственником» графена и топологических изоляторов. Последний представляет собой вещество, проводящее ток лишь на поверхности, но являющееся диэлектриком внутри. И графен, и топологический изолятор содержат двухмерные дираковские фермионы, но 3DTDS является первым доказательством существования трёхмерных частиц с теми же свойствами.

«Быстрое развитие технологий на основе графена и топологических изоляторов породило вопросы о том, существуют ли у графена трёхмерные аналоги и есть ли ещё какие-либо материалы с нестандартной топологией электронной структуры. Своим открытием мы ответили на оба эти вопроса», - рассказывает Чэнь в пресс-релизе Национальной лаборатории в Беркли.

Как сообщают физики, в висмутате натрия объёмная проводимость и валентные зоны соприкасаются только в дискретных точках и образуют трёхмерные дираковские фермионы.

«Топология электронной структуры 3DTSD так же уникальна, как и в топологических изоляторах», - добавляет Чэнь.

Открытие было сделано на экспериментальной установке Advanced Light Source, принадлежащей Национальной лаборатории в Беркли. Учёные использовали пучок синхротронного излучения, оптимизированный под исследование электронного строения. Им впервые удалось разработать методику правильного синтеза и переноса висмутата натрия. Отметим, что в необычных свойствах это соединение заподозрили сотрудники Китайской академии наук за несколько лет до открытия.

Электронную структуру материала физики определили, использовав методику фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением: рентгеновские лучи падают на поверхность материала и вызывают фотоэмиссию электронов под такими углами и с такими кинетическими энергиями, что их можно измерить и получить детальный электронный спектр.

Стоит отметить, что до обещанной «революции» ещё далеко. Физики хоть и обнаружили уникальные свойства висмутата натрия, но признали, что он слишком нестабилен. Его необходимо изолировать от других материалов и химических соединений, что, естественно, невозможно, если речь идёт о производстве электронных устройств для обычных пользователей. Поэтому необходимо искать более стабильные аналоги.

Авторы исследования отмечают в свой статье, опубликованной в журнале Science, что 3DTDS-система также открывает двери в мир новых физических свойств, таких как гигантское магнетосопротивление. Изучение подобных эффектов однажды должно привести к созданию электронных технологий будущего.

1й.net © События в России, экономика, финансы, политика, регионы