Ученые Томского политехнического университета в составе международной коллаборации доказали, что электроны в двумерных материалах могут двигаться в поперечном направлении даже при отсутствии внешнего магнитного поля. Такой эффект был показан впервые. Математическая модель на основе открытия политехников в будущем может помочь усовершенствовать электронные и оптоэлектронные устройства.
Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Physica A: Statistical Mechanics and its Applications (Q2, IF: 3,1).
В классической модели контроль за движением электронов в поперечном направлении в двумерных (2D) системах связывали с наличием магнитного поля.
Ученые Томского политеха совместно с коллегами представили математическую модель, доказывающую способность электронов двигаться в поперечном направлении в двумерных системах даже без магнитного поля. Она основана на точном решении открытой двумерной квантовой системы, в которой электроны взаимодействуют с окружающей средой через линейную связь – то есть по координатам x и y, и учитывают так называемый немарковский эффект или эффект памяти (явление квантовой системы, при котором ее эволюция зависит от ее прошлого, – прим.). Эффекты связи со средой и немарковости порождают поперечный электрический сигнал даже без внешнего магнитного поля.
«Представьте носители заряда, которые не просто существует сами по себе, а обмениваются энергией с окружающей средой и помнят прошлые взаимодействия. Нам удалось установить, что эти "воспоминания" и корреляции между движениями по координатам x и y приводят к неожиданному эффекту – тому, что электрический ток может возникнуть в поперечном направлении даже без внешнего магнитного поля. Такой эффект был показан впервые, мы дали ему название гальванодиссипативный эффект. По сути, это открытие может помочь нам не только объяснить, почему некоторые 2D-материалы ведут себя иначе, но и научиться управлять этим поведением на наноуровне, используя свойства среды и архитектуру материала», — отмечает один из авторов исследования, профессор отделения математики и математической физики ТПУ Николай Антоненко.
Разработанную математическую модель авторы проверили на графене. Они рассчитали его электропроводность и возникающие поперечные электрические поля.
В будущем открытие политехников и разработанная математическая модель могут помочь повысить эффективность и функциональность электронных и оптоэлектронных устройств, например, сенсоров.
В исследовании приняли участие ученые отделения математики и математической физики Томского политеха, Объединенного института ядерных исследований и Института ядерной физики (Узбекистан).
Информация предоставлена пресс-службой Томского политехнического университета
Источник фото: ru.123rf.com
