Физики исследовали поляризационные свойства компонент высшего порядка

N+1Наука

Физики измерили волновые функции свободных дырок

Марат Хамадеев

Американские физики впервые измерили блоховские волновые функции легкой и тяжелой дырок, свободно распространяющихся в арсениде галлия в низкоэнергетическом пределе. Для этого они исследовали поляризационные свойства компонент высшего порядка, переизлученных при рекомбинации электронов и дырок, разогнанных мощным терагерцовым лазером. Работа опубликована в Nature.

J. B. Costello et al. / Nature, 2021

Электрон, распространяющийся по кристаллической решетке, очень сильно отличается от электрона в вакууме. Он постоянно испытывает на себе воздействие периодического потенциала от ионного и электронного остова решетки. Пытаясь выяснить свойства таких электронов, Феликс Блох более 90 лет назад показал, что связь между их энергией и импульсом становится очень сложной и приводит к появлению зон. Сегодня зонная структура — это краеугольный камень физики, изучающей кристаллические тела, от которого зависят их электрические и оптические свойства.

Правильнее было бы говорить, что электрон в кристалле — это квазичастица. Помимо сложной зависимости «энергия-импульс», очень сильно модифицируется его волновая функция. Если в свободном пространстве распространение электрона часто можно описывать плоской волной, то в кристалле, как показал Блох, нужно рассматривать бесконечную сумму этих волн, соответствующих разным направлениям и импульсам. Такой волновой пакет физики называют блоховской волновой функцией.

Подобные волновые решения также характерны для света в фотонных кристаллах и звука в фононных кристаллах. Однако важно, что похожим образом ведут себя и электронные вакансии — дырки. Последние рождаются вместе с возбуждением электрона в кристалле, и их удобно описывать как квазичастицы со своей зонной структурой и волновыми функциями (подробнее о квазичастицах вы можете прочитать в материале «Зоопарк квазичастиц»).

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Возраст отдельных изображений Альтамиры оценили более чем в 20-30 тысяч лет Возраст отдельных изображений Альтамиры оценили более чем в 20-30 тысяч лет

Рисунки в пещере Альтамира могут иметь возраст в 20-30 тысяч лет

N+1
Они тебя обманывают: 8 «диетических» продуктов, от которых толстеют Они тебя обманывают: 8 «диетических» продуктов, от которых толстеют

Некоторые продукты только кажутся полезными и диетическими

Cosmopolitan
В Португалии нашли выгравированные в эпоху верхнего палеолита фигуры животных В Португалии нашли выгравированные в эпоху верхнего палеолита фигуры животных

Археологи обнаружили в Португалии новые произведения палеолитического искусства

N+1
Почему телефон быстро разряжается на морозе? Почему телефон быстро разряжается на морозе?

Аккумулятор — почти всегда самое уязвимое место современных мобильных телефонов

Cosmopolitan
7 законов психологии, которые изменят твою жизнь: что о них нужно знать и как ими пользоваться 7 законов психологии, которые изменят твою жизнь: что о них нужно знать и как ими пользоваться

Что такое законы психологии и как правильно их применять

VOICE
Слишком теплое море расстроило семейные узы альбатросов Слишком теплое море расстроило семейные узы альбатросов

Пары чернобровых альбатросов чаще распадаются после лет с чересчур теплой водой

N+1
Палеогенетики впервые извлекли человеческую ДНК из кальцита Палеогенетики впервые извлекли человеческую ДНК из кальцита

Палеогенетикам впервые удалось выделить древнюю ДНК человека из кальцита

N+1
С видом на горы: 5 лучших мест для фотографирования на курорте Роза Хутор С видом на горы: 5 лучших мест для фотографирования на курорте Роза Хутор

Где сфотографироваться на Розе Хутор, чтобы гарантированно собрать урожай лайков

Cosmopolitan
Как вернуть людей в офисы после удаленки Как вернуть людей в офисы после удаленки

Как снизить риски выгорания сотрудников в больших офисах?

СНОБ
Школа мраморирования, или Танцующий завиток Школа мраморирования, или Танцующий завиток

В оформлении книг издавна использовали пёструю бумагу ручной выделки

Наука и жизнь
Муаровая сверхрешетка помогла настроить спин атома железа Муаровая сверхрешетка помогла настроить спин атома железа

Электронными и спиновыми свойствами атомов железа можно управлять

N+1
«Муж отказывается вставать ночью к ребенку, и я пошла на хитрость» «Муж отказывается вставать ночью к ребенку, и я пошла на хитрость»

История героини, на которую обиделся её муж из-за ребенка

Psychologies
Физики измерили толщину нейтронной кожи ядра никеля Физики измерили толщину нейтронной кожи ядра никеля

Толщина нейтронной кожи ядра никеля поможет разобраться в нейтронных звездах

N+1
Что такое «углы Джоли» и зачем их все хотят? Что такое «углы Джоли» и зачем их все хотят?

«Углы Джоли» — это тренд в косметологии, выделяющий линию скул и подбородка

Cosmopolitan
Пепел миров: как мертвые звезды помогли заглянуть в недра далеких планет Пепел миров: как мертвые звезды помогли заглянуть в недра далеких планет

Американские ученые всмотрелись в остывающие звезды

Forbes
Бог с вами: какими получились «Вечные» Хлои Чжао и сыграла ли ставка Marvel Бог с вами: какими получились «Вечные» Хлои Чжао и сыграла ли ставка Marvel

Стоит ли отдавать комиксы на откуп режиссерам больших, тягучих драм

Esquire
Как эмбрион человека прожил в пробирке 13 дней Как эмбрион человека прожил в пробирке 13 дней

Эмбрион в пробирке впервые прошел in vitro стадию бластоцисты

Популярная механика
В Южной Германии впервые обнаружили захоронение культуры колоколовидных кубков В Южной Германии впервые обнаружили захоронение культуры колоколовидных кубков

Символическую могилу сделали во второй половине III тысячелетия до нашей эры

N+1
Цветок, из которого готовят синий «чай» Цветок, из которого готовят синий «чай»

Цветки клитории используют в кулинарии для придания необычной синей окраски

Наука и жизнь
Простой чек-лист для тех, кто переживает за кибербезопасность Простой чек-лист для тех, кто переживает за кибербезопасность

Не допустим воровства аватаров в метавселенных!

GQ
Стреляла ли «Аврора» на самом деле и другие мифы о знаменитом крейсере Стреляла ли «Аврора» на самом деле и другие мифы о знаменитом крейсере

Вспоминаем (и развеиваем) самые популярные мифы об истории «Авроры»

Maxim
Как подобрать цвет волос под цвет глаз? Найди свое идеальное сочетание! Как подобрать цвет волос под цвет глаз? Найди свое идеальное сочетание!

Как подобрать идеальный цвет волос под цвет глаз

VOICE
Порошковое покрытие как альтернатива гель-лаку: честный отзыв редакции Cosmо Порошковое покрытие как альтернатива гель-лаку: честный отзыв редакции Cosmо

Протестировали модную технику порошкового маникюра

Cosmopolitan
Сложно обнаружить, еще сложнее вылечить: как я заболела туберкулезом Сложно обнаружить, еще сложнее вылечить: как я заболела туберкулезом

В последние годы туберкулез перестал быть болезнью асоциальных слоев населения

Cosmopolitan
Чудеса из ничего. Как живет и работает Астраханский ТЮЗ Чудеса из ничего. Как живет и работает Астраханский ТЮЗ

Детские театры: кто в них работает, что там ставят и чем они удивляют

СНОБ
Боги, люди и поганки Боги, люди и поганки

Грибы занимают уникальное место не только в биосфере, но и в истории цивилизации

Вокруг света
Одностороннее движение: как понять, что ваша дружба больше не взаимна Одностороннее движение: как понять, что ваша дружба больше не взаимна

Ваша дружба похожа на равноценный обмен или это давно уже «игра в одни ворота»?

Psychologies
5 самых кровавых революций в истории 5 самых кровавых революций в истории

Сколько стоит революция?

Maxim
Из предпринимателя в инвесторы: как вложить первый $1 млн и сделать правильные выводы Из предпринимателя в инвесторы: как вложить первый $1 млн и сделать правильные выводы

Венчурные инвестиции — способ расширить свои предпринимательские навыки

Forbes
Поехали за зимой Поехали за зимой

Куда можно отправиться за волшебным настроением по просторам России

Домашний Очаг
Открыть в приложении