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

Шимпанзе заразились зевотой от головы андроида Шимпанзе заразились зевотой от головы андроида

Шимпанзе способны заразиться зевотой от зевающей головы человекоподобного робота

N+1
Про космос и медицину: какую научно-популярную литературу читают в России Про космос и медицину: какую научно-популярную литературу читают в России

Научпоп: больше всего россияне интересуются астрономией, космосом и медициной

Forbes
Зоолог впервые заснял самого крупного грызуна Австралии и Океании Зоолог впервые заснял самого крупного грызуна Австралии и Океании

Зоолог впервые запечатлел на фото и видео низинную мохнатую крысу

N+1
Серебряная экономика Серебряная экономика

Проблема эйджизма в российском обществе и бизнесе

Forbes Life
Мозг, исцеляющий себя Мозг, исцеляющий себя

Реальные истории людей, которые победили болезни и преобразили свой мозг

kiozk originals
«Не доказано, что работает, доказано, что не работает» «Не доказано, что работает, доказано, что не работает»

Кто такие биохакеры сегодня?

Forbes Life
Мистическая Москва: 5 самых таинственных и пугающих легенд о столице Мистическая Москва: 5 самых таинственных и пугающих легенд о столице

Пугающие истории Москвы

Playboy
Мария Нагая: мать Дмитрия и... Лжедмитрия Мария Нагая: мать Дмитрия и... Лжедмитрия

Последняя жена Ивана IV Грозного пережила не только мужа, но и двух сыновей

Дилетант
Исследование: россиянки начинают бизнес из-за безработицы и идут на глобальный рынок Исследование: россиянки начинают бизнес из-за безработицы и идут на глобальный рынок

Каждый третий владелец растущего бизнеса в мире — женщина

Forbes
Как найти подходящего психолога Как найти подходящего психолога

Как найти своего психолога, потратив минимум финансов, времени и сил

GQ
Бороться, работать, узнать себя лучше: пять женщин о том, как они пережили рак Бороться, работать, узнать себя лучше: пять женщин о том, как они пережили рак

Героини проекта «Химия была, но мы расстались» о своем опыте борьбы с онкологией

Forbes
Мотивация и самоорганизация: почему управление своим состоянием — главный soft skill? Мотивация и самоорганизация: почему управление своим состоянием — главный soft skill?

Разбираемся в главном мягком навыке любого человека — управлении собой

Inc.
Роботы и тяга к блаженству: почему эксперты обеспокоены тем, что ИИ может стать гедонистом Роботы и тяга к блаженству: почему эксперты обеспокоены тем, что ИИ может стать гедонистом

Что такое вайрхэндинг и как он связан с искусственным интеллектом?

Популярная механика
Быстрее, выше, сильнее, беспилотнее. В каком спорте соревнуются беспилотные автомобили Быстрее, выше, сильнее, беспилотнее. В каком спорте соревнуются беспилотные автомобили

Какие у беспилотников есть состязания и как выбирают победителя?

Популярная механика
Как происходит процедура опознания. Отрывок из книги судмедэксперта Как происходит процедура опознания. Отрывок из книги судмедэксперта

Фрагмент из книги судмедэксперт Мэри Кэссиди «Место преступления – тело»

СНОБ
Цифровое бессмертие: можно ли записать мозг на носитель Цифровое бессмертие: можно ли записать мозг на носитель

Человечество не оставляет попыток придумать для личности долговечную основу

Популярная механика
Волшебный топ: 7 отличных фильмов про магию и колдовство Волшебный топ: 7 отличных фильмов про магию и колдовство

Многим хочется верить в сказки, поэтому мы собрали для вас 7 колдовских фильмов

Cosmopolitan
Четыре способа понять, что вы мыслите слишком узко Четыре способа понять, что вы мыслите слишком узко

Системное мышление дает возможность посмотреть на ситуацию шире

Inc.
Владимир Кехман — Forbes: «МХАТ им. Горького станет музыкально-драматическим театром» Владимир Кехман — Forbes: «МХАТ им. Горького станет музыкально-драматическим театром»

Владимир Кехман — о том, что будет происходить в МХАТе

Forbes
Как нам делали голову: что такое череп и как он сформировался Как нам делали голову: что такое череп и как он сформировался

Голову эволюция творила сотни миллионов лет.

Популярная механика
Ассирийцы построили осадную насыпь для взятия Лахиша из 19 тысяч тонн камня Ассирийцы построили осадную насыпь для взятия Лахиша из 19 тысяч тонн камня

На строительство 80-метрового сооружения у ассирийцев ушло меньше месяца

N+1
Доминируй, подчиняйся. Что люди ищут и находят в БДСМ-практиках Доминируй, подчиняйся. Что люди ищут и находят в БДСМ-практиках

Как на самом деле доминирование и подчинение помогают избавиться от травм

СНОБ
Он не Илон: как младший брат основателя Tesla скопил состояние в $700 млн Он не Илон: как младший брат основателя Tesla скопил состояние в $700 млн

Илон Маск — не единственный из Масков, разбогатевший благодаря инвестициям

Forbes
Избавиться от стресса: что такое энергетический детокс? Избавиться от стресса: что такое энергетический детокс?

Как сбросить энергетический мусор и настроиться на позитивную волну

Psychologies
«Последняя дуэль» Ридли Скотта: эпик о феминизме в средневековом обществе «Последняя дуэль» Ридли Скотта: эпик о феминизме в средневековом обществе

«Последняя дуэль» Ридли Скотта: исторический эпик об изнасилованной женщине

Forbes
Синдром менеджера: что это такое и как его предотвратить Синдром менеджера: что это такое и как его предотвратить

Как проявляется синдром менеджера и можно ли его избежать?

Psychologies
Как открыть бизнес с родственниками и не разрушить семью Как открыть бизнес с родственниками и не разрушить семью

Семейный бизнес — отличная идея или полный провал?

GQ
Невероятное будущее: футуролог о том, как изменится наша жизнь через 15 лет Невероятное будущее: футуролог о том, как изменится наша жизнь через 15 лет

Наши родители бы сказали, что это невозможно

Playboy
Звёздный состав Звёздный состав

Двухуровневый лофт в Москве с креативным интерьером

SALON-Interior
Марина Жигалова: «Сплоченность команды Independent Media — наша сила» Марина Жигалова: «Сплоченность команды Independent Media — наша сила»

Интервью с предпринимательницей Мариной Жигаловой о современных СМИ

Cosmopolitan
Открыть в приложении