Німецькі фізики вперше в реальному часі зафіксували тунелювання електронів у графені зі 100% ймовірністю

Ідеальний стрибок. Фізики вперше зняли наживо неможливий квантовий перехід електронів

Як повідомляє НВ — Техно: 29 жовтня, 10:29

Німецькі фізики вперше наживо зафіксували тунелювання електронів у графені зі стовідсотковою ймовірністю, використовуючи надкороткі лазерні спалахи та фотоемісійний імпульсний мікроскоп. Цей експеримент став важливим кроком у дослідженнях квантової механіки, оскільки продемонстрував переходи Ландау-Зінера-Майорани, під час яких електрони швидко долають заборонену енергетичну зону без затримки.

Для спостереження вчені використали атомарно чисті зразки двовимірного графена, оскільки сторонні домішки можуть порушити квантову динаміку і завадити спостереженню. Фотоемісійний імпульсний мікроскоп вимірює розподіл енергії та швидкість руху часток усередині кристала, що дозволило детально спостерігати за процесами тунелювання.

В експерименті потужні електричні поля лазера розганяли електрони крізь атомарну структуру графена, забезпечуючи 100% ймовірність тунелювання. Нова методика також дозволила зафіксувати руйнування синхронного руху електронів через зіткнення з кристалічною решіткою.

"Наш експеримент відкриває панорамне вікно у квантовий світ. Тепер ми можемо в режимі реального часу спостерігати за тим, як електрони рухаються крізь енергетичний ландшафт матеріалу. І це лише початок," - зазначив Джакомо Інзані з Університету Регенсбурга.

Результати цієї роботи були опубліковані в журналі Nature, що підкреслює значимість досягнень німецьких науковців у галузі квантової фізики. Це дослідження може мати важливі наслідки для розуміння електронних процесів у твердих тілах та розвитку нових технологій.

Дослідження німецьких фізиків відкриває нові горизонти у вивченні квантової механіки та фізики твердих тіл, що може суттєво вплинути на майбутні технології, включаючи квантові обчислення та матеріали з новими електронними властивостями. Застосування таких методів дозволить детально вивчати взаємодію електронів у різних матеріалах і, можливо, призведе до розробки нових матеріалів зі спеціальними властивостями, що можуть знайти використання в електроніці та інших галузях.

Це відкриття підкреслює важливість сучасних досліджень у галузі квантової фізики, які можуть змінити наше розуміння електронних взаємодій. Наприклад, нещодавно фізики досягли прориву у демонстрації квантової заплутаності, що відкриває нові можливості для розвитку технологій у цій сфері. Такі дослідження можуть суттєво вплинути на подальші наукові досягнення та практичні застосування.