Обнаружены новые квазичастицы, названные фермионами «Брауна-Зака»
При очередном испытании графена, проводимого с целью изучения новых свойств данного материала, учёные из университета Манчестера обнаружили необычные частицы, которые передвигались по прямым траекториям, несмотря на присутствие ненулевого магнитного поля. Эти частицы также удивили ученых тем, что в подобных условиях показали довольно высокую подвижность.
Новые квазичастицы были обнаружены в сверхрешетке графена с нитридом бора. Ученые решили рассмотреть сверхрешетку на основе монослоя этого материала. С помощью оборудования для спектроскопии и лучевой литографии они получили и детально изучили структуры различной геометрии. Меняя магнитное поля в графене, можно было наблюдать поведение новых частиц, а меняя концентрацию носителей, удалось проследить изменения проводимости материала и, таким образом, узнать строение его электронных уровней. Подвижность частиц, обнаруженных в этом материале, порой достигала порядка миллиона см2 В-1 с-1. А при нулевых значениях магнитного поля с помощью специального испытательного оборудования можно было добиться длины свободного пробега в несколько микрометров.
Столь удивительные квазичастицы были названы фермионами Брауна-Зака. В ряде проведенных экспериментов они показали, что могут сохранять путь движения даже под влиянием магнитного поля, в 500 тысяч раз превосходящего магнитное поле нашей планеты! При этом их движение происходило неизменно по прямолинейной траектории. Квазичастицы будто игнорировали столь сильное магнитное поле. Высокая подвижность обозначила новые экспериментальные эффекты, которые невозможно было описать с помощью стандартного подхода в рамках фермионов Дирака (частицы Стандартной модели, которые не являются собственными античастицами). Квазичастицы нового семейства вели себя в совокупности как гигантская частица с нулевой массой в слое графена при сильном магнитном поле. Ученые уже нашли куда «пристроить» такой удивительный эффект — они решили применить новые открытия при создании электронной аппаратуры, нуждающейся в устойчивости к высоким магнитным полям.
Предполагается, что фермионы Брауна-Зака можно наблюдать также в других двумерных материалах, а не только в исследованном графене с нитридом бора.
