Исследователи приближаются к изучению физики квазичастиц в углеродных нанотрубках

Исследователи приближаются к изучению физики квазичастиц в углеродных нанотрубках

Команда исследователей из Университета Осаки, Т.У. Вина, Технологического университета Наньянга, Университета Райса, Университета Альберты и Университета Южного Иллинойса в Карбондейле приближается к изучению физики квазичастиц в углеродных нанотрубках.

]

Углеродные нанотрубки (УНТ), модельный одномерный (1D) материал, состоящий исключительно из атомов углерода, с момента их открытия привлекли значительное внимание благодаря уникальным свойствам, обусловленным эффектами квантового удержания. УНТ были маркированы как один из материалов для оптоэлектронных устройств следующего поколения. Критическим для этого продвижения является понимание того, как квазичастицы – теоретические частицы, используемые для описания наблюдаемых явлений в твердых телах – ведут себя и взаимодействуют друг с другом в одномерной системе. Это требует принципиально иной модели по сравнению с обычным трехмерным материалом, таким как кремний, вследствие уменьшения размерности в УНТ.

Было трудно разработать устройство с терагерцовым излучением с сильным внешним электрическим полем в определенном направлении к УНТ. "

Masayoshi Tonouchi, корреспондент

Объединяя различные экспериментальные методы, команда смогла непосредственно исследовать создание свободных носителей заряда в УНТ в различных масштабах времени после фотовозбуждения. Очень сложные взаимодействия, в которых участвуют разные квазичастицы, происходят после первоначального фотовозбуждения. Эти процессы со временем меняются, и способность исследовать одну из квазичастиц облегчает понимание всего процесса.

Вместе с современным моделированием команда смогла выявить два ключевых механизма, объясняющих их данные, и помогла им разработать детальную микроскопическую модель, описывающую взаимодействия квазичастиц в сильном электрическом поле в УНТ.

«Мы предложили модель, в которой связанные электронно-дырочными квазичастицы, возбужденные в экситонной зоне высоких энергий E22, расходятся в низкоэнергетическую зону и играют роль в сверхбыстрой электропроводности. Эта модель успешно объяснила экспериментальные факты и привела к выяснению физических свойств УНТ. "

Их результаты проливают свет на ряд давних проблем в сверхбыстрой динамике УНТ, приближая нас к реализации современной оптоэлектроники на основе УНТ и других низкоразмерных материалов.

Источник: http://www.osaka-u.ac.jp/en

Source link