Ученые открыли новое семейство квазичастиц в материалах на основе графена

Группа исследователей под руководством сэра Андре Гейма и доктора Алексея Бердюгина из университета Манчестера открыла и охарактеризовала новое семейство квазичастиц, названных «фермионы Брауна-Зака» в сверхрешетках на основе графена, сообщает портал Phys.org.

Команда ученых достигла прорыва, выровняв атомную решетку графенового слоя с решеткой изолирующего листа нитрида бора, резко изменив свойства графенового листа. Исследование следует за годами последовательных достижений в сверхрешетках графен-нитрид бора, которые позволили наблюдать фрактальный узор, известный как бабочка Хофштадтера.

«Хорошо известно, что в нулевом магнитном поле электроны движутся по прямым траекториям, и если вы приложите магнитное поле, они начнут изгибаться и двигаться по кругу», – объясняют Жюльен Барьер и доктор Пиранаван Кумаравадивел, которые проводили экспериментальную работу. «В слое графена, который был выровнен с нитридом бора, электроны также начинают изгибаться – но если вы установите магнитное поле на определенные значения, электроны снова будут двигаться по прямолинейным траекториям, как будто магнитного поля больше нет». «Такое поведение радикально отличается от учебной физики», – добавляет доктор Пиранаван Кумаравадивел.

«Мы связываем это удивительное поведение с образованием новых квазичастиц в сильном магнитном поле», – говорит доктор Алексей Бердюгин. «Эти квазичастицы обладают собственными уникальными свойствами и исключительно высокой подвижностью, несмотря на чрезвычайно сильное магнитное поле».

Опубликованная в Nature Communications работа описывает, как электроны ведут себя в решетке графена сверхвысокого качества с пересмотренной структурой фрактальных характеристик бабочки Хофштадтера. Фундаментальные улучшения в производстве графеновых устройств и методов измерения за последнее десятилетие сделали эту работу возможной.