ԲԱՐՁՐԱԳՈՒՅՆ ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱ

Նոր քայլ ֆիզիկայում․ էլեկտրական հոսանքն իրեն կարող է հեղուկի պես դրսևորել

Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (ԱՄՆ) հետազոտողներին հաջողվել է փորձնական ճանապարհով ապացուցել կանխատեսված քվանտային էֆեկտի գոյությունը, համաձայն որի էլեկտրական հոսանքը վերածվում է ոչ թե մասնիկների, այլ ալիքների շարժման: Ալիքների շարժումը բնորոշ է հեղուկի համար, քանի որ խոշոր մոլեկուլները հրում են միմյանց և կարող են տարբեր հորձանուտներ ստեղծել՝ անկախ հիմնական հոսքի ուղղությունից։ Սակայն էլեկտրոնները չափազանց փոքր են և, հետևաբար, ավելի շատ ենթարկվում են շրջակա տարածության ազդեցությանը, քան միմյանց: Երբ էլեկտրական հոսանքն անցնում է սովորական մետաղների մեծամասնության և կիսահաղորդիչների միջով, հոսանքի մեջ էլեկտրոնների իմպուլսը և ուղիները կախված են այդ նյութում առկա խառնուրդներից և նյութի ատոմների միջև տատանումներից:

Սակայն տեսականորեն նման պայմանական, դասական պայմանների բացակայության դեպքում քվանտային էֆեկտները պետք է գերակշռեն: Մասնավորապես, էլեկտրոնները պետք է ընկալեն միմյանց նուրբ քվանտային վարքը և շարժվեն միասին՝ որպես մեղրի նման մածուցիկ էլեկտրոնային հեղուկ։ Նման վարքագիծը պետք է դրսևորվի գերմաքուր նյութերում և գրեթե զրոյական ջերմաստիճաններում: Սա շատ գրավիչ թիրախ է ճարտարագետներ համար, քանի որ նոր ճանապարհ է բացում գերհաղորդիչների ստեղծման համար:

Լեոնիդ Լևիտովի գլխավորած հետազոտական ​​թիմը կարողացել է կառուցել պարզեցված մոդել, որի վրա սովորական պայմաններում կարելի է դիտարկել հեղուկի վերածվող հոսանքի որոշ դրսևորումներ։

Էլեկտրոնային հորձանուտներ ստանալու համար թիմը ուսումնասիրել է վոլֆրամի դիթելլուրիդը (WTe2) կոչվող նյութը, որը գերմաքուր մետաղական միացություն է, և, ինչպես պարզվել է, ցուցադրում է էկզոտիկ էլեկտրոնային հատկություններ, երբ ներկայացված է մեկ ատոմի հաստությամբ երկչափ ձևով (two-dimensional form in single-atom-thin)։ Գիտնականներն այս նյութի բարակ շերտի վրա փորագրեցին էլեկտրոնների շարժման համար նախատեսված նեղ ճանապարհ, որի երկու կողմերում ավելացրեցին կլոր թակարդներ։ Նմանատիպ փորագրությունն արվեց նաև ոսկու բարակ շերտի վրա։ Հայտնի է, որ ոսկին շատ լավ հաղորդիչ է, և էլեկտրոնները շարժվում էին մեկ ուղղությամբ, և նույնիսկ թակարդներում հայտնվելուց հետո շարունակում էին շարժվել նույն ուղղությամբ։ Իսկ վոլֆրամի դիթելլուրիդի շերտի վրա փորագրված թակարդներում հայտնվելուց հետո էլեկտրոնները սկսում էին պտտվել և հորձանուտներ ձևավորել, ինչի արդյունքում էլ փոխում էին իրենց շարժման ուղղությունը։

Գիտնականները բացատրում են, որ դա հենց կանխատեսված էլեկտրոնային հորձանուտներն են, որոնցում նկատվում են հեղուկին բնորոշ վարքագծի դրսևորումները։ Իսկ դա նշանակում է, որ այժմ գիտնականները կարող են սովորել, թե ինչպես կառավարել էլեկտրական հոսանքը բոլորովին նոր ձևով։

Ավելի վաղ ներկայացրել էինք, թե ինչ պայմաններում է լույսն իրեն հեղուկի պես պահում։