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

«Россия: страна, которая хочет быть другой. Двадцать пять лет — взгляд изнутри» «Россия: страна, которая хочет быть другой. Двадцать пять лет — взгляд изнутри»

Приватизация и либерализация цен изменила жизнь россиян

N+1
Впервые эксперты обнаружили способность к распознанию слов у животного. Это собаки! Впервые эксперты обнаружили способность к распознанию слов у животного. Это собаки!

Собаки способны улавливать отдельные слова в предложениях

Популярная механика
У берегов Сингапура нашли 3,5 тонны средневековой китайской посуды У берегов Сингапура нашли 3,5 тонны средневековой китайской посуды

С давних времен остров Сингапур выступал важным перевалочным пунктом для моряков

N+1
Не бойся, я с тобой Не бойся, я с тобой

8 сообщений, с помощью которых можно поддержать и успокоить близкого человека

Лиза
Антиоксиданты: зачем они нужны и где их искать Антиоксиданты: зачем они нужны и где их искать

Какие продукты стоит внести в меню, чтобы поддерживать тело в тонусе?

Правила жизни
Боги, люди и поганки Боги, люди и поганки

Грибы занимают уникальное место не только в биосфере, но и в истории цивилизации

Вокруг света
Открытки и плакаты из советского детства к празднику 7 Ноября Открытки и плакаты из советского детства к празднику 7 Ноября

Подборка советских открыток и плакатов к 7 Ноября. Возможны приступы ностальгии

Maxim
Блеск и нищета Блеск и нищета

Что мы делаем с деньгами, а они с нами?

Psychologies
Умер Роман Каплан. Вспоминаем его интервью «Снобу» о ресторане «Русский самовар», жизни в Нью-Йорке и дружбе с Иосифом Бродским Умер Роман Каплан. Вспоминаем его интервью «Снобу» о ресторане «Русский самовар», жизни в Нью-Йорке и дружбе с Иосифом Бродским

Роман Каплан — переводчик, создатель нью-йоркского ресторана «Русский самовар»

СНОБ
Кэрри-Энн Мосс. В тени Тринити Кэрри-Энн Мосс. В тени Тринити

Она не раз говорила, что с «Матрицей» покончено, и вот — на тебе!

Караван историй
Шимпанзе не понравился запах смерти Шимпанзе не понравился запах смерти

Шимпанзе продемонстрировали отвращение к путресцину

N+1
8 занимательных физических опытов для школьников: как полюбить науку 8 занимательных физических опытов для школьников: как полюбить науку

Первые уроки химии, физики — и первые научные шалости

Популярная механика
10 легальных антидепрессантов 10 легальных антидепрессантов

Мы собрали средства от вселенской тоски, на которые не нужен рецепт врача

Maxim
10 способов ускорить утренние сборы на работу 10 способов ускорить утренние сборы на работу

Можно ли оптимизировать процесс сбора на работу?

Psychologies
Психогенное бесплодие. Порой забеременеть мешают... эмоции. Что с этим делать? Психогенное бесплодие. Порой забеременеть мешают... эмоции. Что с этим делать?

Как выявляют психогенное бесплодие и как его вылечить?

Лиза
Как формат изакая-бар попал из Японии в Москву и почему стал таким популярным Как формат изакая-бар попал из Японии в Москву и почему стал таким популярным

Японский формат баров, которые называют изакая, успешно работает в Москве

Forbes
Как распознать в себе крутого программиста: 5 главных признаков Как распознать в себе крутого программиста: 5 главных признаков

Какими пятью качествами обладают востребованные сегодня IT-специалисты

Популярная механика
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
Арслан Бердиев Арслан Бердиев

Шеф-повар Арслан Бердиев — главная сенсация Петербурга

Собака.ru
Евгений Миронов Евгений Миронов

15 мыслей Евгения Миронова

GQ
Павел Антокольский Павел Антокольский

Поэт Павел Антокольский глазами Дмитрия Быкова

Дилетант
Что такое фолиевая кислота и чем она полезна: 6 научных фактов Что такое фолиевая кислота и чем она полезна: 6 научных фактов

Чем еще полезен витамин B9 и в каких продуктах он содержится

РБК
Семь кругов достоверности. Как понять, что найдена внеземная жизнь Семь кругов достоверности. Как понять, что найдена внеземная жизнь

Как сделать поиск внеземной жизни более конструктивным

СНОБ
10 вещей, которые сильнее всего бесят в соцсетях 10 вещей, которые сильнее всего бесят в соцсетях

Каждый день мы заходим в соцсети, оставляя там частичку душевного здоровья

Maxim
Александр Градский. Сладкоголосая птица нашей юности Александр Градский. Сладкоголосая птица нашей юности

Драматичная судьба композитора и барда Александра Градского

СНОБ
Оптимистическая трагедия Оптимистическая трагедия

Софи Марсо — об отношении к эвтаназии и работе с Франсуа Озоном

Grazia
Я, мой муж и его бабушка: история семейного «треугольника» Я, мой муж и его бабушка: история семейного «треугольника»

Порой уход человека резко меняет жизни его близких

Psychologies
Как маме с новорожденным ребенком позаботиться о себе Как маме с новорожденным ребенком позаботиться о себе

Как найти время для себя родившей маме

Psychologies
Ее Королевское Высочество: фильмы, сериалы и подкаст о принцессе Диане Ее Королевское Высочество: фильмы, сериалы и подкаст о принцессе Диане

Если вы не устали от Дианы Спенсер, рассказываем, какие что посмотреть о ней

Esquire
Самые модные способы носить дубленку этой зимой: 9 идей от главных модниц Европы Самые модные способы носить дубленку этой зимой: 9 идей от главных модниц Европы

Дубленка — теплая, стильная, практичная верхняя одежда на зиму

Cosmopolitan
Открыть в приложении