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

Психоскопия ближнего поля Психоскопия ближнего поля

Даже за совсем умозрительной фантастикой может скрываться серьезная научная база

N+1
Валерий Плотников. Друзей моих прекрасные черты Валерий Плотников. Друзей моих прекрасные черты

Валерий Плотников рассказывает, как он создавал портреты легендарных личностей

Караван историй
Генетики прочитали ДНК последних охотников-собирателей Гималаев Генетики прочитали ДНК последних охотников-собирателей Гималаев

Генетики проанализировали ДНК больше ста представителей группы рауте

N+1
В чем выходили замуж звезды советской эпохи: редкие свадебные кадры В чем выходили замуж звезды советской эпохи: редкие свадебные кадры

Какие наряды выбирали наши любимые советские актрисы и певицы для бракосочетания

VOICE
Как научиться довольствоваться тем, что есть, и перестать сравнивать свою жизнь с чужими Как научиться довольствоваться тем, что есть, и перестать сравнивать свою жизнь с чужими

Как перестать вечно гнаться за идеалом?

ТехИнсайдер
“Зеленый” подросток: может ли молодое поколение спасти мир “Зеленый” подросток: может ли молодое поколение спасти мир

Для молодого поколения “зеленая” повестка занимает особое место в жизни

Популярная механика
No stress No stress

Профессиональная жизнь Анастасии Уколовой набирает обороты

OK!
За пределами Нью-Йорка: сериалы, которые рассказывают о настоящей Америке За пределами Нью-Йорка: сериалы, которые рассказывают о настоящей Америке

Самые интересные сериалы про американскую глубинку

Cosmopolitan
Опаснее, чем мы думали: 10 удивительных фактов о тираннозаврах Опаснее, чем мы думали: 10 удивительных фактов о тираннозаврах

Чего мы не знали о тираннозаврах?

Популярная механика
3 упражнения для любви к себе 3 упражнения для любви к себе

Принятие себя делает нас счастливее, но требует большой внутренней работы

Psychologies
Вес, выйди вон: как составить программу правильного питания для похудения Вес, выйди вон: как составить программу правильного питания для похудения

Какой может быть программа вкусного и здорового питания

Cosmopolitan
Социальное — это для всех: почему соцсектор не должен оставаться женской сферой Социальное — это для всех: почему соцсектор не должен оставаться женской сферой

У женщин и правда есть некий «ген доброты»?

Forbes
На чем ездила элита СССР. Экзотические модели и их владельцы На чем ездила элита СССР. Экзотические модели и их владельцы

Каких «инопланетян» могли повстречать на дорогах граждане Союза

РБК
«Яблоко» из титана и сапфира: GPS будущего, которой не нужны спутники «Яблоко» из титана и сапфира: GPS будущего, которой не нужны спутники

Sandia National Laboratories разрабатывает GSP без спутников

Популярная механика
Скотленд-Ярд Скотленд-Ярд

Исторический дом в Лондоне с шотландскими и русскими мотивами в интерьере

AD
Вселенная победившего матриархата. Роман Юлии Яковлевой и Карины Добротворской «Мужчина апреля» Вселенная победившего матриархата. Роман Юлии Яковлевой и Карины Добротворской «Мужчина апреля»

Отрывок из «Мужчины апреля» — в мире сбылись все пророчества настоящего

СНОБ
С чистого листа С чистого листа

Атмосферный интерьер с выразительными цветовыми и стилистическими акцентами

SALON-Interior
На секретной службе Её Величества На секретной службе Её Величества

Мы знаем о разведчиках, работавших на СССР, но были и обратные примеры

Дилетант
Найден способ превращать воду, солнечный свет и CO2 в чистый керосин Найден способ превращать воду, солнечный свет и CO2 в чистый керосин

Система, которая может производить топливо из солнечного света и воздуха

Популярная механика
Сьюки-любовь Сьюки-любовь

Сьюки Уотерхаус рассказала о том, как начала просто петь

Harper's Bazaar
Как согреться: 10 способов перестать мерзнуть Как согреться: 10 способов перестать мерзнуть

Как согреться с помощью дыхания, массажа, еды и много чего еще

Cosmopolitan
Коварные легинсы! Самые смешные фото звезд в лосинах — от Шейк до Кардашьян Коварные легинсы! Самые смешные фото звезд в лосинах — от Шейк до Кардашьян

Легинсы — один из самых коварных предметов женского гардероба

VOICE
Охота на невидимок: как ученые ищут черные дыры Охота на невидимок: как ученые ищут черные дыры

Черные дыры — возможно, самые странные объекты во Вселенной

Forbes
«Игра в кальмара» и другие фильмы на Netflix, с которыми нужно быть осторожнее «Игра в кальмара» и другие фильмы на Netflix, с которыми нужно быть осторожнее

В некоторых странах просмотр этих фильмов запрещен — вплоть до смертной казни

Playboy
Презервативы-унисекс: что это такое, как они работают и кому подойдут Презервативы-унисекс: что это такое, как они работают и кому подойдут

Стартап Wondaleaf Uni Condom занимается производством презервативов унисекс

Cosmopolitan
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
Виргинский опоссум Виргинский опоссум

Подкупить опоссума можно только уважением, терпением и любовью. И едой, конечно

Weekend
16 самых депрессивных фильмов на любой вкус 16 самых депрессивных фильмов на любой вкус

Эти фильмы помогут понять: твоя жизнь еще не достигла дна

Maxim
В главных ролях В главных ролях

Такое чувство, что Любовь Аксёнова никогда не отдыхает от кино

Cosmopolitan
Электрошок: прошлое и настоящее Электрошок: прошлое и настоящее

Так ли страшна процедура электрошока на самом деле?

Psychologies
Открыть в приложении