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

«Почему мы помним. Как раскрыть способность памяти удерживать важное» «Почему мы помним. Как раскрыть способность памяти удерживать важное»

Как гиппокамп участвует в работе памяти

N+1
Липидные медиаторы помешали макрофагам фагоцитировать пневмококков Липидные медиаторы помешали макрофагам фагоцитировать пневмококков

Гидролазы возвращают макрофагам способность к фагоцитозу

N+1
Неандертальцы наследили на португальских пляжах Неандертальцы наследили на португальских пляжах

Археологи обнаружили на португальском побережье отпечатки ног неандертальцев

N+1
Быстрее, выше, сильнее, беспилотнее. В каком спорте соревнуются беспилотные автомобили Быстрее, выше, сильнее, беспилотнее. В каком спорте соревнуются беспилотные автомобили

Какие у беспилотников есть состязания и как выбирают победителя?

Популярная механика
«Дневник невидимки»: история необычной старшеклассницы с обычными проблемами «Дневник невидимки»: история необычной старшеклассницы с обычными проблемами

Отрывок из «Дневника невидимки» — романа о том, как оставаться собой

Forbes
«Это не конец света» и другие токсичные фразы, которые кажутся безобидными «Это не конец света» и другие токсичные фразы, которые кажутся безобидными

Возможно, и в вашем лексиконе есть фразы, от которых давно пора отказаться.

Psychologies
Природную ДНК превратили в устойчивый биопластик Природную ДНК превратили в устойчивый биопластик

Химики разраболи устойчивый биопластик на основе природной ДНК

N+1
Обязательно ли завтракать? Вот что говорят исследования Обязательно ли завтракать? Вот что говорят исследования

Вокруг питания и завтрака, в частности, существует множество предубеждений

РБК
Самки калифорнийских кондоров принесли потомство без участия самцов Самки калифорнийских кондоров принесли потомство без участия самцов

Первый известный случай партеногенеза у калифорнийских кондоров

N+1
«Нужно не бороться, а жить»: онколог о борьбе с раком и партнерском подходе к лечению «Нужно не бороться, а жить»: онколог о борьбе с раком и партнерском подходе к лечению

Онколог — о том, чем западные стандарты лечения отличаются от российских

Forbes
«Я тебя недостоин»: что значат некоторые фразы мужчин «Я тебя недостоин»: что значат некоторые фразы мужчин

Что на самом деле хочет сказать мужчина

VOICE
Мария Нагая: мать Дмитрия и... Лжедмитрия Мария Нагая: мать Дмитрия и... Лжедмитрия

Последняя жена Ивана IV Грозного пережила не только мужа, но и двух сыновей

Дилетант
Джентльмен удачи Джентльмен удачи

Александр Цыпкин – писатель, сценарист, а с недавних пор и актер дает советы

Playboy
«Чтобы высшие силы не подумали, что я бессердечный человек». Каково это — жить с религиозным ОКР «Чтобы высшие силы не подумали, что я бессердечный человек». Каково это — жить с религиозным ОКР

Глава из книги «Одно расстройство» о людях с психическими расстройствами

СНОБ
Как это будет по‑русски? Как это будет по‑русски?

В этой квартире заигрываем с традиционным русским стилем

AD
Оптимистическая трагедия Оптимистическая трагедия

Софи Марсо — об отношении к эвтаназии и работе с Франсуа Озоном

Grazia
Самые большие статуи в мире: зачем их строят? Самые большие статуи в мире: зачем их строят?

Зачем строят гигантские статуи

Популярная механика
Костюм VS платье — модная битва Cosmo: выбирай, какой стиль идет звездам больше Костюм VS платье — модная битва Cosmo: выбирай, какой стиль идет звездам больше

Сравниваем образы звезд в костюмах и вечерних платьях

Cosmopolitan
Организовывал договорные футбольные матчи в Англии и Италии и зарабатывал миллионы долларов: история Уилсона Перумала Организовывал договорные футбольные матчи в Англии и Италии и зарабатывал миллионы долларов: история Уилсона Перумала

Как Уилсон Радж Перумал влиял на исходы футбольных матчей в крупнейших турнирах

VC.RU
Своевольные булгарии Своевольные булгарии

Булгария пачкающая — интересный и по-своему красивый сумчатый гриб

Наука и жизнь
Не только для расслабления Не только для расслабления

Болезни, которые может предотвратить массаж

Лиза
Попробуй Сахалин на вкус! Попробуй Сахалин на вкус!

Природа, виды на океан, морепродукты – далеко не все, что есть на Сахалине

Лиза
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
«Купил Кайен, а на ОСАГО денег нет». Кто раздражает инспекторов ГИБДД «Купил Кайен, а на ОСАГО денег нет». Кто раздражает инспекторов ГИБДД

Что раздражает инспекторов ГИБДД на дороге и как отучить автомобилистов нарушать

РБК
20 способов изменить жизнь прямо сейчас 20 способов изменить жизнь прямо сейчас

Вот что можно сделать уже сегодня

Psychologies
Брак по расчету Брак по расчету

Как ковровые дорожки превратились в поле битвы маркетологов?

Vogue
Объединяющее злорадство: почему люди участвуют в кибербуллинге Объединяющее злорадство: почему люди участвуют в кибербуллинге

Почему люди проявляют агрессию в Интернете, что они чувствуют в этот момент?

Forbes
Фазаны и дрофы оказались любимой пищей древнекорейской знати Фазаны и дрофы оказались любимой пищей древнекорейской знати

Чем питались люди в Древней Корее?

N+1

Истории о маленьких ночных шалостях

Playboy
Они были первыми: самые старые звезды Они были первыми: самые старые звезды

Астрономы пытаются понять, как зажигались первые звезды

Популярная механика
Открыть в приложении