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

Ионный кубит заставили работать по циклу Стирлинга Ионный кубит заставили работать по циклу Стирлинга

Намеренная дефазировка увеличила КПД квантового двигателя на два процента

N+1
Композитор Евгений Гринько — о Томе Йорке, мармеладе и языке музыки Композитор Евгений Гринько — о Томе Йорке, мармеладе и языке музыки

Композитор Евгений Гринько о там, почему чем больше трактовок, тем лучше

РБК
Почему Марс красный? Ученые связали это с наличием воды в прошлом планеты! Почему Марс красный? Ученые связали это с наличием воды в прошлом планеты!

Почему знаменитая Красная планета именно такая? Ученые, похоже, нашли объяснение

ТехИнсайдер
Гангстерский шик: как правильно носить культовую шляпу-федору борсалино Гангстерский шик: как правильно носить культовую шляпу-федору борсалино

Как насчет высококачественной и элегантной шляпы, прошедшей проверку временем?

Playboy
Борьба со старением: новые подходы и тренды Борьба со старением: новые подходы и тренды

Что сегодня предлагает от старения превентивная медицина?

РБК
Снеговики-трешевики (галерея идей для вдохновения) Снеговики-трешевики (галерея идей для вдохновения)

Немного усилий — и тебя с ребенком будет бояться вся детская площадка!

Maxim
Лучшие фильмы про Элвиса Пресли Лучшие фильмы про Элвиса Пресли

Самые значительные главы из романа короля рок-н-ролла с кинематографом

GQ
Светлым сипухам с Британских островов нашли предков на Пиренейском полуострове Светлым сипухам с Британских островов нашли предков на Пиренейском полуострове

Обыкновенные сипухи заселили Британские острова с Пиренейского полуострова

N+1
Социофобия: дань моде или тревожное расстройство? Социофобия: дань моде или тревожное расстройство?

Что же такое социофобия на самом деле?

Psychologies
Сергей Долмов: Как бороться с пьяными водителями Сергей Долмов: Как бороться с пьяными водителями

Пьяные водители стали самым настоящим бичом российских автодорог

СНОБ
Пещерным медведям приглянулась для зимовки неандертальская стоянка в Польше Пещерным медведям приглянулась для зимовки неандертальская стоянка в Польше

Неандертальцы собирали рога и кости животных

N+1
«Метан там давно зашкаливал». Что известно о взрыве на шахте в Кемерово, где погибли более 50 человек «Метан там давно зашкаливал». Что известно о взрыве на шахте в Кемерово, где погибли более 50 человек

На угольной шахте «Листвяжная» в Белове Кемеровской области произошел взрыв

СНОБ
Дима Сыендук – о Достоевском, российской хтони и адаптации классики под современность Дима Сыендук – о Достоевском, российской хтони и адаптации классики под современность

Актер озвучки Дима Сыендук — о классике, озвучке и «Рика и Морти»

GQ
«Создавала такие произведения, что мужи удивлялись»: девять художниц эпохи Ренессанса «Создавала такие произведения, что мужи удивлялись»: девять художниц эпохи Ренессанса

Художницы, которые добились успеха во времена Тинторетто и Питера Класа

Forbes
Серая зона отказа: понимаем ли мы слово «нет» Серая зона отказа: понимаем ли мы слово «нет»

Исследование продемонстрировало неоднозначное отношение мужчин к отказу

СНОБ
Профиль РНК поможет понять причины заболеваний головного мозга Профиль РНК поможет понять причины заболеваний головного мозга

Cеквенирование третьего поколения помогло добыть обширные данные о траскриптоме

N+1
Социальное — это для всех: почему соцсектор не должен оставаться женской сферой Социальное — это для всех: почему соцсектор не должен оставаться женской сферой

У женщин и правда есть некий «ген доброты»?

Forbes
Спектроскопия помогла недеструктивно измерить красноту мякоти яблок Спектроскопия помогла недеструктивно измерить красноту мякоти яблок

Спектроскопия поможет повысить эффективность их сортировки

N+1
В здоровых ли вы отношениях? Проверьте по 13 пунктам опросника В здоровых ли вы отношениях? Проверьте по 13 пунктам опросника

Пройдитесь по списку ниже — возможно, вы идеальная пара

Psychologies
Татьяна Доронина. Королева Лир Татьяна Доронина. Королева Лир

Московские театральные события напоминают мыльную оперу или индийскую мелодраму

СНОБ
Женщина-легенда: почему все фашисты боялись санитарку Марию Байду Женщина-легенда: почему все фашисты боялись санитарку Марию Байду

Подвиг санитарки Марии Байда остался в памяти людей навсегда

Cosmopolitan
Как устроен вертолет Ми-28НЭ — летучий антитанк Как устроен вертолет Ми-28НЭ — летучий антитанк

Ми-28НЭ — гроза любой ползучей техники

Maxim
Максим Никулин. Под счастливой звездой Юрия Никулина Максим Никулин. Под счастливой звездой Юрия Никулина

Максим Никулин — о своем отце Юрии Никулине и судьбе, переплетенной с цирком

Коллекция. Караван историй
Великолепная тридцатка и вратарь Великолепная тридцатка и вратарь

Владимир Зеленский — о перевороте и о захвате

СНОБ
Разработчик дисплеев дополненной реальности WayRay создал электромобиль для зумеров Разработчик дисплеев дополненной реальности WayRay создал электромобиль для зумеров

WayRay создала трехместный электрокар с дисплеями дополненной реальности

Forbes
«Бизнес не может быть интровертом»: как веб-сервисы изменили рынок делового туризма «Бизнес не может быть интровертом»: как веб-сервисы изменили рынок делового туризма

Ани Алексанян рассказала об основных трендах рынка корпоративного туризма

Inc.
Совсем как женщина: Алина Фаркаш о феминистках и женском счастье Совсем как женщина: Алина Фаркаш о феминистках и женском счастье

Феминистка искренне уверена, что она ценна и прекрасна сама по себе

Cosmopolitan
Как выбрать игровую клавиатуру: советы для геймеров Как выбрать игровую клавиатуру: советы для геймеров

На какие параметры нужно обратить внимание при выборе игровой «клавы»

CHIP
«Сломить кулацкий саботаж» «Сломить кулацкий саботаж»

Постановление политбюро ЦК КП(б) Украины от 27 ноября 1932 года

Дилетант
В главных ролях В главных ролях

Такое чувство, что Любовь Аксёнова никогда не отдыхает от кино

Cosmopolitan
Открыть в приложении