Foto: © nanomanpro / Dollar Photo Club

Kvantový Hallův jev v grafitu

Kvantový Hallův jev znamená podivné chování elektronů vlivem vnějšího magnetického pole, kdy materiál např. může vykazovat kvantované hladiny odporu. Efekt byl popsán v grafenu, ale jak se nyní ukazuje, nevyžaduje striktně vzato 2D materiály.
Vědci University of Manchester (v týmu byl i objevitel grafenu a nositel Nobelovy cenu za fyziku Andre Geim, dále Artem Mishchenko a Volodya Fal’ko) nyní popsali existenci kvantového Hallova jevu (QHE) i v krystalu grafitu ze stovek vrstev grafenu – což je zvláštní, protože při tomto jevu je třeba, aby se elektrony směly pohybovat pouze v jedné rovině a nikoliv kolmo na ni. A ještě podivnější se zdá být, že i při více než 100 vrstvách se chování materiálu lišilo podle toho, zda příslušný počet byl sudý nebo lichý (poznámka: šlo o grafit zpětně složený z jednotlivých vrstev grafenu, když se ten počet tak přesně věděl? zdroj uvádí, že krystal neobsahoval žádné vady a jeho kvalita byla ještě zvýšena zapouzdřením do dalšího vysoce kvalitního vrstveného materiálu, nitridu boru). Elektrony ve 2 vrstvách nad sebou mají mít vždy různé vlastnosti, takže jde o to, zda je počet těchto vrstev stejný nebo se o 1 liší, u lichého počtu vrstev jsou snížené rozdíly mezi hodnotami energií různých energetických hladin (poznámka: tedy alespoň, zde i jinde, nakolik tomu coby laici můžeme rozumět).
Kvantový Hallův jev vznikl v grafitu působením vnějšího magnetického pole. Měřením napětí v různých směrech se pak podařilo odlišit běžný odpor grafitu a odpor vzniklý v důsledku kvantového Hallova jevu.
Další podivností má být že při teplotě pod 0,5 K se objevuje tzv. frakční QHE. V důsledku speciálního chování elektronů dochází ke vzniku kvazičástic, jejichž náboj je zlomkem náboje elektronu (podobné kolektivní interakce elektronů vedou i k supravodivosti).
Autoři výzkumu uvádějí, že se znalostmi a metodami získanými při studiu grafenu se nyní lze vrátit i ke starému dobrému grafitu a objevit zde jevy, o nichž dosud nikdo netušil – i přesto, jak dlouho je tento materiál intenzivně studován.
Grafit může být např. stohován dvěma způsoby; v tomto případě šlo o stohování vrstev vyskytující se v přírodě („Bernal“), stabilní je ale i stohování v rovnoběžnostěnu (rhombohedral), kde ale jsou zatím k dispozici spíše teoretické předpovědi než skutečně změřené vlastnosti. Samozřejmě se v této souvislosti spekuluje i o vysokoteplotní supravodivosti…

Dimensional reduction, quantum Hall effect and layer parity in graphite films, Nature Physics (2019). DOI: 10.1038/s41567-019-0427-6 , https://www.nature.com/articles/s41567-019-0427-6
Zdroj: Phys.org

Dioda z excitonů: složité klastry děr a elektronů

Na Vídeňské technické univerzitě přišli s možným využitím podivných částic, tzv. excitonů, které mohou vznikat …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close