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

Ложные вампиры обнялись и поделились друг с другом пищей Ложные вампиры обнялись и поделились друг с другом пищей

Социальное поведение ложныех вампиров оказалось неожиданно сложным

N+1
«Сломить кулацкий саботаж» «Сломить кулацкий саботаж»

Постановление политбюро ЦК КП(б) Украины от 27 ноября 1932 года

Дилетант
Глубоководная добыча полезных ископаемых заглушит биологически важные звуки Глубоководная добыча полезных ископаемых заглушит биологически важные звуки

Как шум от разработки морского дна мешает коммуникации морских обитателей

N+1
Сонник: к чему снятся выпавшие зубы, мутная вода, пожар Сонник: к чему снятся выпавшие зубы, мутная вода, пожар

Тип сновидений, который связан с ближайшим будущим — сны-предупреждения

Cosmopolitan
Мемолог или вайб-менеджер: какие новые профессии придумал российский бизнес и зачем Мемолог или вайб-менеджер: какие новые профессии придумал российский бизнес и зачем

Какие необычные позиции появились в российских компаниях за последние пару лет

Forbes
Незаконнорожденный мой сын Незаконнорожденный мой сын

Дэмиен Херли строил планы на деньги своего отца, но тут в дело вмешался дедушка

Tatler
Что это за зверь — тестостерон: 10 фактов о гормоне мужественности Что это за зверь — тестостерон: 10 фактов о гормоне мужественности

Как определить пониженный тестостерон, и на что этот гормон влияет

Playboy
Как мосметро использует машинное обучение для оценки загруженности вагонов Как мосметро использует машинное обучение для оценки загруженности вагонов

Оценка загруженности вагонов: как оно работает и при чем здесь машинное обучение

Популярная механика
8 типов прыщей, которые нельзя давить никому и никогда 8 типов прыщей, которые нельзя давить никому и никогда

Можно ли давить самостоятельно и какие прыщи категорически нельзя трогать

Cosmopolitan
Эти страшные фемки. Почему феминисток в России травят за внешность Эти страшные фемки. Почему феминисток в России травят за внешность

Откуда растут ноги стереотипизации о том, что феминистки страшные?

СНОБ
Как съесть радугу и похудеть: что нужно знать о диете по цвету продуктов Как съесть радугу и похудеть: что нужно знать о диете по цвету продуктов

Каноны разноцветной диеты, которая обеспечит тебе цветущий вид

Cosmopolitan
«Валера хотел назвать дочь не Агатой»: Альбина Джанабаева спорила с мужем «Валера хотел назвать дочь не Агатой»: Альбина Джанабаева спорила с мужем

Альбина Джанабаева рассказала о своих материнских буднях

Cosmopolitan
Лифт для корабля: как работают судоподъёмники Лифт для корабля: как работают судоподъёмники

Как и когда люди придумали судоподъемники?

Популярная механика
Мой ласковый и нежный сталкер: история женщины, для которой преследователь стал единственным родным человеком Мой ласковый и нежный сталкер: история женщины, для которой преследователь стал единственным родным человеком

Историю девушки, которая искала смысл жизни, а нашла телефонного маньяка

Esquire
Омоложение яичников: популярная процедура, которая на самом деле не нужна Омоложение яичников: популярная процедура, которая на самом деле не нужна

Есть ли смысл в омоложении яичников?

Cosmopolitan
Новые лица: лучшие российские сериалы этого года с яркими дебютантами Новые лица: лучшие российские сериалы этого года с яркими дебютантами

Новые сериалы — идеальная возможность для начинающих актёров проявить себя

Cosmopolitan
Николай Цискаридзе: те, кого он любил Николай Цискаридзе: те, кого он любил

Николай Цискаридзе — талант, влюбленность в искусство и бойцовский характер

СНОБ
Сомерсет Моэм Сомерсет Моэм

Английский писатель и агент разведки Сомерсет Моэм

Дилетант
Менструация и другие «запретные» темы: зачем говорить о них открыто? Менструация и другие «запретные» темы: зачем говорить о них открыто?

Почему женщин часто вынуждают оправдываться за физиологические процессы?

Psychologies
Сила притяжения Сила притяжения

Эдгардо Озорио – о моде, транслирующей энергию счастья на максимальной громкости

Harper's Bazaar
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
Вадим и Марк Лапины Вадим и Марк Лапины

Вадим Лапин и его сын Марк, создатели Ginza Project и ресторана Grecco

Собака.ru
Как педагог Мария Свир создала клуб для подростков с гостями из Кремниевой долины Как педагог Мария Свир создала клуб для подростков с гостями из Кремниевой долины

Как педагог запустила онлайн-клуб для подростков?

Forbes
Перестань заедать стресс! Как победить жор на нервной почве? Перестань заедать стресс! Как победить жор на нервной почве?

Мы часто едим вовсе не потому, что голодны, а от скуки или в состоянии стресса

Cosmopolitan
«Ты красивее моей сестры»: 10+ историй о самых глупых причинах расставания «Ты красивее моей сестры»: 10+ историй о самых глупых причинах расставания

Истории о самых нелепых поводах для расставания

Cosmopolitan
Зависимость и контрзависимость: как отличить одно от другого Зависимость и контрзависимость: как отличить одно от другого

Почему кто-то бежит от отношений, а другой старается привязать партнера к себе?

Psychologies
Трогательная история для семейного чтения на выходных. Майкл Морпурго: «Хранитель острова Паффин» Трогательная история для семейного чтения на выходных. Майкл Морпурго: «Хранитель острова Паффин»

Отрывок из светлой истории о дружбе и преданности Майкла Морпурго

СНОБ
Удивительная история ездовых собак в СССР Удивительная история ездовых собак в СССР

Собаки на Крайнем севере были сторожем, проводником в другой мир и транспортом

Maxim
Не убивай кожу! Почему массаж гуаша на самом деле опасен Не убивай кожу! Почему массаж гуаша на самом деле опасен

Массаж гуаша так уж он и прост!

Cosmopolitan
Храм Хатшепсут оказался школой мастерства для древнеегипетских художников Храм Хатшепсут оказался школой мастерства для древнеегипетских художников

Создатели рельефов передавали свой опыт ученикам во время работ по отделке храма

N+1
Открыть в приложении