Американские ученые выяснили алгоритм перемещения электронов рядом с квантовыми точками. Это открытие помогает понять, как электроны перемещаются в квантовых материалах в нашем мире, что дает возможность разработать более совершенные проводники и изоляторы. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Квантовые точки — небольшие скопления атомов, которые могут проводить ток. Несмотря на малые размеры, в них проявляются квантовые свойства электронов. В квантовой сетке они похожи на островки в океане. Американские ученые решили проэкспериментировать: как будет вести себя электрон, если погрузить его в квантовую сетку — будет ли он присоединяться к квантовым точкам, отталкиваться от них, или не будет на них реагировать и будет перемещаться стихийно?
Для этого ученые создали практически идеальные условия: квантовую сетку 3x3, пронизанную проводами, которые позволяли электронам свободно перемещаться. Каждый слой сетки содержал от 1 до 3 атомов фосфора. В такой модели электронам не препятствовали никакие внешние условия.
Когда в квантовую сетку запустили электроны, оказалось, что в тех моделях, где квантовые точки из атомов фосфора были расположены близко друг к другу, электроны распространялись волнами и фактически существовали в нескольких местах одновременно. В моделях, где между квантовыми точками расстояние было больше, электроны прикреплялись к квантовым точкам, как это происходит в обычной жизни в материалах-изоляторах, которые не проводят электричество.
Результаты исследования помогут найти необычные материалы, например высокотемпературные проводники, которые могут проводить ток при очень высоких температурах. Понимание, как двигаются электроны относительно квантовых точек, также дает подсказку, как изобрести идеальный изолятор.
Все эти открытия станут возможны при увеличении модели. В модели размера 5x5 поведение электронов сегодня не может предсказать даже самый мощный суперкомпьютер. На создание такой модели и нацелились ученые Национального института стандартов и технологий.
Автор: Алиса Ершова
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
