Срочные новости раздела
Физики вывели формулы для описания процессов в квантовых точках

Физики вывели формулы для описания процессов в квантовых точках

РИА Новости. Японские физики разработали математические формулы для описания тока и флуктуаций электронов в квантовых точках. Формулы, опубликованные в журнале Physical Review Letters, могут быть применены для дальнейших теоретических исследований физики квантовых точек, ультрахолодных атомных газов и кварков.

Квантовая точка (желтая), подключенная к двум электродам (синие). Электроны, туннелирующие в квантовую точку от электродов, взаимодействуют друг с другом, образуя высококоррелированное квантовое состояние, называемое «ферми-жидкостью» © Rui Sakano

Квантовые точки — наноразмерные проводники или полупроводники — могут стать ключом к реализации квантовых информационных технологий, таких как квантовые компьютеры и квантовая связь.

Физики-теоретики из Городского университета Осаки и Токийского университета разработали математические формулы, описывающие физическое явление, происходящее внутри квантовых точек и других наноразмерных материалов.

Речь идет об «эффекте Кондо». Этот эффект был впервые описан в 1964 году японским физиком-теоретиком Джун Кондо для некоторых магнитных материалов. Теперь же известно, что он имеет место и во многих других системах, включая квантовые точки.

Обычно электрическое сопротивление металлов падает с понижением температуры. Но в металлах, содержащих магнитные примеси, это происходит только до критической температуры. Выше нее сопротивление возрастает при понижении температуры.

Ученые доказали, что при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю, спины электронов запутываются с магнитными примесями, образуя облако, которое экранирует их магнетизм. Форма облака изменяется при дальнейшем падении температуры, что приводит к увеличению сопротивления. Тот же самый эффект происходит, когда к металлу прикладываются внешние «возмущения», такие как напряжение или магнитное поле.

Авторы решили составить математическое описание эволюции этого облака. Чтобы описать такую ​​сложную квантовую систему, они начали с состояния системы при абсолютном нуле, к которому применима хорошо зарекомендовавшая себя теоретическая модель ферми-жидкости для взаимодействующих электронов. Затем они ввели поправку, которая описывает реакцию системы на внешние возмущения, и в итоге получили формулы, описывающие электрический ток и его колебания в квантовых точках.

Формулы показывают, что электроны взаимодействуют в подобных системах двумя различными способами, каждый из которых вносят вклад в эффект Кондо. Сначала два электрона сталкиваются друг с другом, образуя квазичастицы, которые распространяются внутри облака. Затем происходит взаимодействие, называемое вкладом трех тел — когда два электрона объединяются в присутствии третьего, что вызывает сдвиг энергии квазичастиц.

«Предсказания формул вскоре можно будет проверить экспериментально, — приводятся в пресс-релизе Городского университета Осаки слова руководителя исследования Акира Огури (Akira Oguri ) из Института теоретической и экспериментальной физики. — Исследования в рамках этого проекта только начались».

Авторы отмечают, что выведенные ими формулы могут быть расширены для понимания других квантовых явлений, таких, например, как движение квантовых частиц через квантовые точки, подключенные к сверхпроводникам.

Статья опубликована в журнале Physical Review LettersИсточник: РИА-Новости

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Избранные астрономические события месяца (время всемирное):
подробнее...

Коллектив ученых использовал когерентное рентгеновское излучение, доступное на новейших синхротронных источниках, чтобы установить массу всех 46 хромосом человека. Их вес оказался больше, чем
подробнее...

РИА Новости. Шведские биологи, используя новую технологию геолокации, зафиксировали рекордные скорости перемещения стрижей по планете, которые превосходят самые смелые прогнозы ученых. Стрижи известны
подробнее...

Муравьиная колония состоит почти исключительно из самок. Однако размножается лишь одна из них — матка, — а остальные скромно выполняют все рабочие функции (хотя иногда некоторые могут тоже становиться
подробнее...

Физики из Центра исследований тяжелых ионов в китайском городе Ланьчжоу получили новый изотоп урана. Его массовое число — 214, то есть это самый легкий изотоп этого элемента. Напомним, что массовое
подробнее...

Во Флориде биотехнологическая компания Oxitec приступила к реализации плана по борьбе с распространением болезней при помощи генетически модифицированных комаров. В конце апреля Oxitec впервые
подробнее...

Связи между нервными клетками принято считать «односторонними». От аксона первого нейрона через место контакта — синапс — возбуждение передается на дендритный отросток следующего. И хотя в целом это
подробнее...

Ученые из России и Германии cоздали полногеномный атлас изменений альтернативного сплайсинга при пре- и постнатальном развитии семи органов у шести видов млекопитающих и курицы.
подробнее...

Новый штамм почвенного грибка Metarhizium brunneum может дать человечеству возможность  победить клеща варроа , опасного паразита медоносных пчел. В отличие от других штаммов Metarhizium, новый штамм
подробнее...

РИА Новости. Физики, работающие на детекторе ALICE Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе, выяснили, что случилось с кварк-глюонной плазмой — самой ранней материей из когда-либо существовавших — в
подробнее...

Палеонтологи из Университета штата Вашингтон (США) провели анализ окаменелостей Micropholis stowi, амфибии размером с саламандру, которая жила в раннем триасе – вскоре после крупнейшего на Земле
подробнее...

Международная команда ученых усовершенствовала метод птихографии, что позволило подобраться к физическим ограничениям его разрешающей способности. В полученной ими картинке видны отдельные атомы, а
подробнее...

Старение — сложный и многоэтапный процесс, проявляющийся как прогрессирующая деградация частей и систем организма, которое ведет к развитию хронических возрастных болезней, например рака, диабета,
подробнее...

Исследователи СПбГУ создали новую теорию диффузионных экспериментов ЯМР для изучения амилоидных фибрилл — ключевых факторов, провоцирующих различные формы деменции, включая болезнь Альцгеймера. Взяв
подробнее...

Известно, что пол ещё не вылупившегося детеныша рептилии определяется температурой окружающей среды. Результаты нового исследования показывают, что эмбрионы многих видов животных также во многом
подробнее...

Шимпанзе — один из самых эволюционно близких к человеку видов животных, поэтому на их примере удобно изучать развитие зачатков культуры. Среди подобных явлений выделяют особые жесты руками, связанные
подробнее...

Согласно новому исследованию, попытка иммунной системы уничтожить бактерии сальмонеллы из желудочно-кишечного тракта вместо этого способствует колонизации кишечного тракта и выделению фекалий.
подробнее...

Клетки растений, животных и грибов упаковывают ДНК в ядро двумя разными способами — некоторые хромосомы выглядят как скомканные шарики, а другие — как плоские листы бумаги, — пишет sciencenews.org со
подробнее...