فیزیکدانان موفق شده اند حرکت فوتون ها و الکترون ها را با همان قوانین انجام دهند


این تجسم لایه های گرافن را که برای غشا استفاده می شود نشان می دهد. اعتبار: دانشگاه منچستر

دانشمندان ITMO ، دانشگاه شفیلد و دانشگاه ایسلند نشان داده اند که حرکت الکترون ها و فوتون ها در مواد دو بعدی با تقارن شش ضلعی ، مانند گرافن ، از همین قوانین پیروی می کند. اکنون خصوصیات الکترون در جامدات را می توان با استفاده از سیستم های نوری کلاسیک مدل سازی کرد ، جایی که این مسئله با سهولت بیشتری قابل حل است. مقاله در فوتونیک طبیعت.

گرافن معروف ترین ماده دو بعدی است ، با دوام است و رسانایی بالایی دارد. آندره گیم و کنستانتین نووسلوف جایزه نوبل فیزیک 2010 را به دلیل توسعه آن دریافت کردند. گرچه “سبک” است اما 300 برابر از فولاد قوی تر است. خصوصیات منحصر به فرد آن مربوط به ساختار آن است. رفتار الکترون ها در یک ماده تا حد زیادی به هندسه شبکه بلوری ماده بستگی دارد. در مورد گرافن ، اتمهای کربن سلولهای شش ضلعی تشکیل می دهند ، بنابراین الکترون ها می توانند مانند ذرات با جرم موثر صفر رفتار کنند ، حتی اگر در واقع جرم داشته باشند.

“این رفتار الکترونها در گرافن توسط قوانین مکانیک کوانتوم توصیف می شود ، جایی که الکترون به عنوان ذره ای که در اطراف هسته یک اتم در حال حرکت است درک نمی شود بلکه به عنوان یک موج ماده در نظر گرفته می شود. ویژگی های خاص امواج با ماهیت فیزیکی مختلف فقط به سیستم تقارن بستگی دارد. الکسی یولین ، محقق ، توضیح می دهد: “این امکان ایجاد گرافن فوتونیک را فراهم می کند. به نظر می رسد یک صفحه شفاف و نازک است که شبیه یک لانه زنبوری است. اگر الکترون ها می توانند مانند ذرات بدون جرم در گرافن کلاسیک رفتار کنند ، در اینجا فوتون ها نیز به همان شیوه رفتار می کنند.” از دانشکده فیزیک و مهندسی ITMO.

دانشمندان از روسیه ، انگلیس و ایسلند وظیفه خود را تعیین کرده اند که دینامیک الکترونهای جرمی را که در گرافن می چرخند با استفاده از نور بدون جرم که در یک سیستم نوری منتشر می شود ، تولید کنند. آنها پس از ایجاد یک آنالوگ نوری گرافن ، اثرات قرار گرفتن در معرض فوتون را مطالعه کردند: با تابش لیزر متمرکز که در یک زاویه خاص قرار می گیرد ، هیجان زده می شود. تغییر زاویه بروز نور بر روی یک سیستم فوتونی ، ظاهر امواج با خصوصیات مورد نظر را تضمین می کند.

در مقاله ، دانشمندان موردی را مطالعه کردند که آنها بدون فوتون جرم در گرافن فوتونیک به طور انتخابی تحریک می شوند. مقایسه نظریه و آزمایش نشان داد که مدل ریاضی پیشنهادی نتایج تجربی را بازتولید می کند. برای مقایسه ، آنها همچنین موردی را مطالعه کردند که نور در گرافن فوتونی مانند ذرات منظم با جرم غیر صفر رفتار می کند.

در طی این آزمایش ، فیزیکدانان دریافتند که اثرات قطبش مشابه اثرات چرخش است که در فیزیک حالت جامد به خوبی شناخته شده است. دانشمندان همچنین امکان توصیف این پدیده ها را با استفاده از معادلات حوزه فیزیک کلاسیک ثابت کرده اند. اکنون خواصی که اندازه گیری یا کنترل آنها در مواد جامد دشوار است می توانند با استفاده از سیستم های فوتونیکی مورد مطالعه قرار گیرند ، جایی که این مشکلات به راحتی حل می شوند.

“به لطف فرآیندهایی که در گرافن معمولی اتفاق می افتد ، مشابه فرآیندهای موجود در سیستم های فوتونیکی ، می توان از سیستم های نوری برای تقلید از پویایی چرخش الکترون استفاده کرد. مطالعه فعل و انفعالات مدار چرخش در گرافن فوتون می تواند منجر به درک بهتر الکسی یولین نتیجه گیری می کند: “اثرات مشاهده شده مشابه در الکترونیک نیمه هادی. علاوه بر این ، نتایج ما را تشویق می کند تا به دنبال شباهت های مشابه در سیستم های دیگر مانند گرافن صوتی باشیم.”


ماندن در جلوی منحنی با گرافن منحنی 3 بعدی


اطلاعات بیشتر:
CE Whittaker و همکاران آنالوگ نوری برهم کنش Dresselhaus با مدار چرخشی در گرافن فوتونیک ، فوتونیک طبیعت (2020) DOI: 10.1038 / s41566-020-00729-z

تهیه شده توسط دانشگاه ITMO

نقل قول: فیزیکدانان موفق می شوند حرکت فوتون ها و الکترون ها را تحت همان قوانین (2020 ، 3 دسامبر) ، در 3 دسامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-12-physicists-movement-photons- استخراج شده ، قرار دهند الکترون-قوانین. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*