Физики исследовали поляризационные свойства компонент высшего порядка

N+1Наука

Физики измерили волновые функции свободных дырок

Марат Хамадеев

Американские физики впервые измерили блоховские волновые функции легкой и тяжелой дырок, свободно распространяющихся в арсениде галлия в низкоэнергетическом пределе. Для этого они исследовали поляризационные свойства компонент высшего порядка, переизлученных при рекомбинации электронов и дырок, разогнанных мощным терагерцовым лазером. Работа опубликована в Nature.

J. B. Costello et al. / Nature, 2021

Электрон, распространяющийся по кристаллической решетке, очень сильно отличается от электрона в вакууме. Он постоянно испытывает на себе воздействие периодического потенциала от ионного и электронного остова решетки. Пытаясь выяснить свойства таких электронов, Феликс Блох более 90 лет назад показал, что связь между их энергией и импульсом становится очень сложной и приводит к появлению зон. Сегодня зонная структура — это краеугольный камень физики, изучающей кристаллические тела, от которого зависят их электрические и оптические свойства.

Правильнее было бы говорить, что электрон в кристалле — это квазичастица. Помимо сложной зависимости «энергия-импульс», очень сильно модифицируется его волновая функция. Если в свободном пространстве распространение электрона часто можно описывать плоской волной, то в кристалле, как показал Блох, нужно рассматривать бесконечную сумму этих волн, соответствующих разным направлениям и импульсам. Такой волновой пакет физики называют блоховской волновой функцией.

Подобные волновые решения также характерны для света в фотонных кристаллах и звука в фононных кристаллах. Однако важно, что похожим образом ведут себя и электронные вакансии — дырки. Последние рождаются вместе с возбуждением электрона в кристалле, и их удобно описывать как квазичастицы со своей зонной структурой и волновыми функциями (подробнее о квазичастицах вы можете прочитать в материале «Зоопарк квазичастиц»).

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном

Как инженеры создали робота-прыгуна массой меньше грамма

N+1
Русская музыка: подкаст о главных именах современной академической сцены Русская музыка: подкаст о главных именах современной академической сцены

Героями первого выпуска подкаста стали Марина Полеухина и Александр Чернышков

СНОБ
Впервые в лаборатории воссоздана нервная цепь человеческой боли Впервые в лаборатории воссоздана нервная цепь человеческой боли

Ученые воспроизвели важный нервный путь, из-за которого человек чувствует боль

ТехИнсайдер
Марафон желаний Марафон желаний

Зачем мы загадываем желания?

Psychologies
Природное и культурное наследие: 5 самых впечатляющих объектов из списка ЮНЕСКО в России Природное и культурное наследие: 5 самых впечатляющих объектов из списка ЮНЕСКО в России

Впечатляющие объекты, входящие в список Всемирного наследия ЮНЕСКО

ТехИнсайдер
Физики предложили новый механизм образования темной материи Физики предложили новый механизм образования темной материи

Новый механизм образования темной материи объясняет её наблюдаемую массу

N+1
Воин света Воин света

В деревню в гости к креативному директору Maison Margiela Джону Гальяно

Vogue
Как ученым удалось вырастить клетки сердца и мозга без помощи генетики Как ученым удалось вырастить клетки сердца и мозга без помощи генетики

Ученые заставили соединительную ткань превратиться в сердце и нейроны

Популярная механика
Физики придумали рентгеноскоп «три в одном» Физики придумали рентгеноскоп «три в одном»

физики реализовали многоканальную динамическую рентгеновскую визуализацию

N+1
Цветок, из которого готовят синий «чай» Цветок, из которого готовят синий «чай»

Цветки клитории используют в кулинарии для придания необычной синей окраски

Наука и жизнь
Парный разряд Парный разряд

Дебютное интервью глянцу от Даниила и Дарьи Медведевых

Tatler
10 причин, по которым кнопочные телефоны все еще актуальны 10 причин, по которым кнопочные телефоны все еще актуальны

Старомодные телефоны всe еще пользуются популярностью

Популярная механика
8 видов птиц и животных, которым угрожает вымирание из-за кошек 8 видов птиц и животных, которым угрожает вымирание из-за кошек

Домашние кошки уничтожают особей видов, находящихся под угрозой исчезновения

Популярная механика
Скандал разгорается: стало известно, из чего состоит поддельное мясо тунца в сэндвичах Subway Скандал разгорается: стало известно, из чего состоит поддельное мясо тунца в сэндвичах Subway

Subway обманывала своих клиентов, которые отказывались от мяса?

Популярная механика
Британский фотограф снимает советские радиоактивные (ну почти) руины Британский фотограф снимает советские радиоактивные (ну почти) руины

Потрясающая галерея бывших советских ядерных полигонов произвела фурор в Лондоне

Maxim
Старение — это эволюционная ошибка. Ученые уверены, что его можно избежать Старение — это эволюционная ошибка. Ученые уверены, что его можно избежать

Старение — естественный процесс или ошибка?

Популярная механика
«Москвич» и москвичи. Интервью с директором Музея транспорта Оксаной Бондаренко о культовых авто, Цое и сторис в инстаграме «Москвич» и москвичи. Интервью с директором Музея транспорта Оксаной Бондаренко о культовых авто, Цое и сторис в инстаграме

Директриса Музея транспорта Москвы — об урбанистике и музеях будущего

СНОБ
«Карандаш в стакане»: пять страшилок, которыми пугают женщин за 40 «Карандаш в стакане»: пять страшилок, которыми пугают женщин за 40

Чем мужчины любят пугать женщин, возраст которых перевалил за 40

Cosmopolitan
Самые большие статуи в мире: зачем их строят? Самые большие статуи в мире: зачем их строят?

Зачем строят гигантские статуи

Популярная механика
В главных ролях В главных ролях

Такое чувство, что Любовь Аксёнова никогда не отдыхает от кино

Cosmopolitan
Звезда нашего периода Звезда нашего периода

Узнаем у Ренаты Литвиновой, почему она считает бриллианты своими оберегами

Glamour
«Яблоко» из титана и сапфира: GPS будущего, которой не нужны спутники «Яблоко» из титана и сапфира: GPS будущего, которой не нужны спутники

Sandia National Laboratories разрабатывает GSP без спутников

Популярная механика
В Крыму позднеримского времени резко изменился погребальный обряд В Крыму позднеримского времени резко изменился погребальный обряд

Как мигранты с Северного Кавказа влияли на погребальную культуру Крыма?

N+1
В поисках утраченной В поисках утраченной

Какому Деду Морозу писать письма, чтобы вернуть нашу радость обратно?

Cosmopolitan
Стрельба по орбите: зачем Россия сбила советский спутник Стрельба по орбите: зачем Россия сбила советский спутник

Россия продемонстрировала свои возможности сбивать спутники на низкой орбите

Forbes
Минное поле: как говорить с партнерами о своих бывших и стоит ли? Минное поле: как говорить с партнерами о своих бывших и стоит ли?

Кто как относится к своим романам из прошлого?

Cosmopolitan
Как быстро прогреть машину: советы и мнения экспертов Как быстро прогреть машину: советы и мнения экспертов

Прогревать ли автомобиль перед поездкой?

РБК
Что смотреть после «Игры в кальмара» Что смотреть после «Игры в кальмара»

Пока не вышел второй сезон «Игры в кальмара», можно найти близкие по духу шоу

Weekend
Время сказок Время сказок

Почему дети так любят сказки, стоит ли выбирать только «старые добрые» сказки

Домашний Очаг
От электронных биде до кабинок без дверей: краткий гид по общественным туалетам разных стран От электронных биде до кабинок без дверей: краткий гид по общественным туалетам разных стран

Посещение туалета за рубежом может превратиться в целое приключение

СНОБ
Открыть в приложении