Международная группа ученых, среди которых были специалисты из Томского политехнического университета, продемонстрировала, что электроны в двумерных материалах способны перемещаться в поперечном направлении без применения внешнего магнитного поля. Этот эффект был зафиксирован впервые. Разработанная политехниками математическая модель, основанная на этом открытии, потенциально может способствовать совершенствованию электронных и оптоэлектронных приборов.
В журнале появились результаты исследования, проведенного учеными Physica A: Statistical Mechanics and its Applications (Q2, IF: 3,1).
В традиционной модели управление перемещением электронов в поперечном направлении в двухмерных (2D) системах объяснялось наличием магнитного поля.
Сотрудники Томского политеха в соавторстве с другими исследователями разработали математическую модель, демонстрирующую возможность движения электронов в поперечном направлении в двумерных структурах, даже при отсутствии магнитного поля. Модель построена на основе точного решения открытой двумерной квантовой системы, где электроны взаимодействуют с окружающей средой посредством линейной зависимости – через координаты x и y, их анализ также принимает во внимание так называемый немарковский эффект или эффект памяти (явление, характеризующее эволюцию квантовой системы зависимостью от ее истории – примечание). Воздействие окружающей среды и немарковость приводят к возникновению поперечного электрического сигнала даже при отсутствии внешнего магнитного поля.
«Представьте себе носители заряда, которые не просто существуют, а взаимодействуют с окружающей средой, обмениваясь с ней энергией и сохраняя информацию о прошлых взаимодействиях. 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.
Математическая модель, созданная авторами, была протестирована с использованием графена. В ходе расчетов была определена его электропроводность и величину возникающих поперечных электрических полей.
В перспективе создание политехнических институтов и использование математических моделей способны улучшить показатели работы и возможности электронных и оптоэлектронных приборов, таких как сенсоры.
В работе над исследованием были задействованы специалисты из отделения математики и математической физики Томского политеха, Объединенного института ядерных исследований и Института ядерной физики (Узбекистан).
Сообщение поступило из пресс-службы Томского политехнического университета