22/05/2015
Электрон похудел
761 СО РАН ИФП СО РАН Инновации Физика Новосибирск В новосибирском Академгородке получен уникальный материал
САМЫЙ обычный, известный из школьного курса физики электрон преподнес сюрприз: он вдруг потерял массу. Точнее, он движется так, словно ее нет. Его скорость 1000 километров в секунду, что намного больше, чем у обычного электрона (в проводнике она около 1,2 км/сек).
Правда, этот удивительный эффект проявляется, если электроны движутся коллективно, но главное только в определенной среде. В данном случае в графене, представляющем собой слой графита толщиной в один атом. Именно за открытие графена наши соотечественники Андрей Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию.
Безмассовые, движущиеся с огромными скоростями открывают перед учеными фантастические возможности. Например, можно создать устройства, работающие в тысячи раз быстрее, чем современные чипы. Но есть одно но… Крайне сложно изготовить графеновую пленку крупного размера, чтобы превратить ее в печатную плату.
Возможно, эту технологическую проблему вообще не удастся решить. Поэтому в ведущих лабораториях мира уже пытаются создать трехмерный аналог графена. И такое удалось новосибирским ученым из Института физики полупроводников (ИФП) Сибирского отделения РАН. Они заставили электроны "потерять массу" в полупроводнике из кадмия, ртути и теллура.
— Эта работа, опубликованная в престижном научном журнале Nature physics, выполнена международным коллективом, кроме нас в ней участвовали ученые из Франции, Германии, Чехии, Польши, а также Института физики микроструктур РАН в Нижнем Новгороде, — говорит ученый секретарь ИФП СО РАН Александр Каламейцев.
Но вклад новосибирцев, пожалуй, самый значительный. Именно они сделали сам материал с необычными свойствами. Работа, прямо скажем, ювелирная. Ведь при конструировании наноструктур буквально один "неправильный", занявший не свое место в кристаллической решетке атом может все испортить. Ученым удалось решить проблемы и вырастить кристаллы с "графеновыми" свойствами.
Сегодня материалы, в которых можно получить безмассовые электроны, одна из самых "горячих" точек современной физики. Они имеют огромный потенциал в новых технологиях, например, считаются идеальной платформой для нового направления науки — спинтроники. Она сулит прорыв в миниатюризации чипов и повышении их быстродействия. Кроме того, безмассовые электроны — кандидаты на использование в качестве ячейки памяти будущих квантовых компьютеров.
Вообще на эти странные электроны физики возлагают большие надежды. Они считают, что с их помощью можно разгадать феномен "скрытой массы", на долю которой приходится 95 процентов массы Вселенной. А некоторые ученые надеется обнаружить в новых материалах и другие предсказанные теоретиками квазичастицы, например, магнитные монополи или загадочные аксионы.