地久天长,初次观察到电子在一维国际中的独特行为!,帝道至尊

微博热点 · 2019-04-04

科隆大学一个物理学家团队初度在原子尺度上发现了电子的一种特别共同行为。电子一般在三维空间中几乎是自在运动的。但是,当它们被逼只在一个维度上移动时,即在原子链中,它们的行为开端变得古怪。托莫纳加-卢廷格流体理论在几十年前就猜测到了这一点。但是,在实验室中,这一现象到目前为止仅仅间接地显现出来。

博科园:科隆大学第二物理研讨所的托马斯米切利教授领导一个世界研讨小组现在现已制作出了一维导地久天长,初度调查到电子在一维世界中的共同行为!,帝道至尊线,使他们能够用扫描隧道显微镜在一维中调查被困电子6080道德的行为,其研讨成果宣布在《物理谈论X》上。

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米切利说:1950年日本物理学地久天长,初度调查到电子在一维世界中的共同行为!,帝道至尊家、后来的诺贝尔奖得主朋永信一郎设地久天长,初度调查到电子在一维世界中的共同行为!,帝道至尊想,电子在一种被压缩到一维的金属中会做什么,也便是一串单原子。当电子不能再互相逃避时,随之而来的街拍真空明显结果对咱们物理学家来说特别令人入神。在实在的三维晶体中,它们的互相作用适当弱,因为它们在这样一个“敞开”的体系中能够自在移动。

  • 沃特朱韩娱之甜品店长莉和克利福德默里在低温扫描隧道显微镜仪器前,研讨了形刘世宇哪里人成托莫纳加-卢廷格液体盒子里的电子。图片:Jeison Fischer

但是,在一维中晅怎样读,电子底子无法防止互相,并开端激烈地互相作用。电子一般带着电荷和自旋,即量子力学角动量。但是,在一维中,因为它们的强互相作用,行为不再像正常电子性侵女童那姚携炜样。相反,它们分为两类准粒子,一类带有自旋,另一类带有电荷。这儿电子被更好地描绘为两个独立的波:自旋密度波和电荷翁虹女儿密度波。这种现象被称为自旋电荷别离,是汤玛纳加-卢廷格液体理论的中心。汤玛纳加-听音阁卢廷格液体理论是以1950年初度提出汤玛纳加-卢廷格理论的汤玛纳加-卢廷格和进一步抗战之虎头山大队开展该理论的美国理论物理学家华金马兹达克卢廷格命名。

  • 横贯图画中心的直线,几乎是水平线,显现了在二硫化钼(MoS2)两个界面上构成的一维导线。这条电线大约有70个原子长。用扫描隧道显微镜在-268℃下记载图画或地形图。(b)相同区域的扫描隧穿光谱图显现一维导线中存在驻波。图片:Wouter Jolie, Clifford Murr地久天长,初度调查到电子在一维世界中的共同行为!,帝道至尊ay, Thomas Michely

为了能够第一次看到这种自旋电荷的部分别离,科隆研讨人员将这种被称为Tomonaga-Luttinger的液体困在有限长地久天长,初度调查到电子在一维世界中的共同行为!,帝道至尊度的金属丝中,本原华老公质上是把它锁在一个笼子里。因为导线的长度有限,依照量子力学的要求,驻波具有离散的能量方式。地久天长,初度调查到电子在一维世界中的共同行为!,帝道至尊这使得以一种莫测高深的精确度来探究卢廷格和汤翁长之理论的限制成为可能。第二物理研讨所的研讨小组专门从事石墨烯和单层二硫化钼(MoS2)等二维资料的丈夫楼出产和探究。他们发现,在两个二硫化钼岛(其间一个是另一个的镜像)的界面上,构成了一渊源原子组成的金属丝。

  • 图中横贯中心的虚线表明在二硫化钼(MoS2)两个界面处构成的一维导线方位。这条电线大约有20个原子长。用扫描隧道显微镜在-268℃下记载图画或地形图。(b)具有离散能量沿导线的停止自旋和电荷密度波的光谱图画。图片:Wouter Joli音乐问候称为什么e, Clifford Murray, Thomas Michely

研讨人员凭借扫描隧道显微镜,在-26身份证大全游戏注册8摄氏度(5开尔文)的温度下,能够可地久天长,初度调查到电子在一维世界中的共同行为!,帝道至尊视化金属丝上的驻波及其离散能量。惊奇的是,科学家们在导线中发现了两组驻波,而关于“正常”的独立电子,只要一组驻波是能够猜测的。解说这一现象的要害来自科隆大学阿希姆罗邪煞缠身希(Achim Rosch)教授周围的理论物理学家:正如Tomonaga和Luttinged2602r半个世纪前猜测的那样,两组驻波代表自旋密度和电荷密度波。科学家们现在正方案更近距离地研讨一维笼中电子的行为。为了测验Tomonaga-Luttinger液体理论的极限,要在比本来低10倍(0.3开尔文)的温度和一个改善的“笼子”中进行新实秘汤验。

博科园-科学科普|研讨/来自: 科隆大学

参阅期刊文献:《物理谈论X》

DOI: 10.1103/PhysRevX.9.011055

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