В ТПУ узнали, как управлять движением электронов без внешнего магнитного поля
Возможность у электронов двигаться в двумерных немагнитных материалах в поперечном направлении даже при отсутствии внешнего магнитного поля доказали в составе международной коллаборации ученые Томского политехнического университета (ТПУ), 7 октября сообщила пресс-служба вуза.
Открытие томских политехников может в дальнейшем быть использовано для совершенствования электронных и оптоэлектронных устройств.
Классическая модель предусматривала обязательное наличие магнитного поля для контроля движения электронов в поперечном направлении в двумерных системах. Возможность такого контроля при отсутствии внешнего магнитного поля была предсказана впервые с помощью созданной научной командой математической модели.
Она основана на точном решении открытой двумерной квантовой системы, в которой электроны взаимодействуют с окружающей средой через линейную связь (по координатам X и Y) в условиях немарковского эффекта (иначе эффект памяти — явление квантовой системы, при котором ее эволюция зависит от ее прошлого).
Модель показала, что эффекты связи со средой и немарковости порождают поперечный электрический сигнал и при отсутствии внешнего магнитного поля.
Один из авторов исследования, профессор отделения математики и математической физики ТПУ, доктор физико-математических наук Николай Антоненко пояснил:
«Представьте носители заряда, которые не просто существует сами по себе, а обмениваются энергией с окружающей средой и помнят прошлые взаимодействия. Нам удалось установить, что эти „воспоминания“ и корреляции между движениями по координатам X и Y приводят к неожиданному эффекту — тому, что электрический ток может возникнуть в поперечном направлении даже без внешнего магнитного поля. Такой эффект был показан впервые, мы дали ему название гальванодиссипативный эффект».
Это открытие, отметил ученый, не только позволяет объяснить иное, чем у других, поведение некоторых 2D-материалов, но и дает возможность, используя свойства среды и архитектуру такого материала, управлять этим поведением на наноуровне.
Верификацию своей математической модели разработчики провели, вычислив с ее помощью электропроводность и возникающие поперечные электрические поля графена.
Результаты проведенного исследования ученые представили в статье «Гальванодиссипативный эффект в открытой двумерной квантовой системе» (Galvanodissipative effect in open two-dimensional quantum system), опубликованной в журнале Physica A: Statistical Mechanics and its Applications (Q2, IF: 3,1).
Данное открытие политехников и разработанная математическая модель могут быть использованы для повышения эффективности и функциональности электронных и оптоэлектронных устройств, в том числе сенсоров.
В исследовании, кроме ученых ТПУ, приняли участие специалисты Объединенного института ядерных исследований (Дубна) и Института ядерной физики (Ташкент).
