Menu

Elfogták a „lepkét” a grafénlap belsejében

grafénlap és grafénlepke
Változó irányú mágneses mezőn belül az anyag „lapos" lapjában az elektronok különleges pályákon mozognak, összességükben egy lepkeszárnyra hasonlítanak. Andre Geim és kollégái először voltak képesek „lefényképezni" ezt a lepkét.

 

Andre Geim és Konstantin Novoszelov orosz-angol fizikusok kísérletileg bebizonyították, hogy a grafénlap belsejében egy úgynevezett kvantumlepke található – egy különleges szerkezet, amely az anyag kétdimenziós lapjában keletkezik, áll a Nature című folyóiratban közzétett cikkükben. A kvantumlepkét először Douglas Hofstadter amerikai fizikus írta le 1976-ban. Számításai szerint, váltakozó irányú mágneses mező kialakulásakor az anyag „lapos” lapjában az elektronok különleges pályákon kezdenek mozogni, melyek összesített alakja lepkeszárnyra hasonlít. Természeténél fogva, Hofstadter lepkéje ritkán előforduló szerkezet a fizikában. Andre Geim és kollégái a manchesteri egyetemen először tudták lefényképezni ezt a lepkét valóságos környezetben, miközben figyelemmel kísérték az elektronok tulajdonságainak változásait a grafén kétdimenziós lapjában. Ebből a célból a tudósok összeragasztották a grafénlapot egy nitritbór lemezzel, létrehozva ezzel a lepke-effektus megjelenéséhez szükséges feltételeket. Majd lehűtötték az abszolút fagypontot néhány tized fokkal meghaladó hőmérsékletre és egy szuperkapacitású mágneses erőterébe helyezték.

A fizikusok elektródákat csatlakoztattak a mintákhoz és megfigyelték, hogyan változott villamos vezetőképességük. Ez lehetővé tette annak bebizonyítását, hogy „a lepke” valóban jelen van a grafénben. Hasonló következtetésre jutottak egy másik cikk szerzői – Philip Kim a new-yorki Columbia egyetemen és a grafén kétdimenziós lapjaival kísérletező kollégái. „Az 1D és 2D rendszerek fizikájáról szóló elképzeléseink alapját képező negyvenéves elméleti tétel bebizonyításának lehetősége lelkesítően hatott ránk. Azzal, hogy be tudtuk bizonyítani a “lepke” fraktális szerkezetét, új utakat nyitottunk az atomok kölcsönhatásait tanulmányozó fizika számára” – összegezte a kísérletek eredményeit Cory R. Dean a New-York-i Városi Kollégium munkatársa.

 

Fotó: Niclas Enberg


Hozzászólások

ugrás az oldal tetejére