Lepomassattomia elektroneja

Seuraa 
Viestejä4875
Liittynyt16.3.2005
Two teams of physicists have discovered previously unseen exotic behaviour in sheets of carbon atoms. The teams have shown that electrons move through the sheets as if they have no rest mass. They have also observed a minimum value of conductivity for the sheets and an unusual form of the quantum Hall effect (Nature 438 197 and 201).
Yhden atomin paksuisessa grafiittikalvossa kulkevat elektronit käyttäytyvät ikään kuin niillä ei olisi lepomassaa. Niillä on myös muita mielenkiintoisia ominaisuuksia.
http://physicsweb.org/articles/news/9/11/6/1#051106

Kommentit (8)

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613
Liittynyt18.3.2005

Mihinkähän tuo nyt sitten oikein perustuu?

Pystyykö tuossa grafiittikalvossa liikuttelemaan elektroneja valon nopeudella?

Pitääpä perehtyä vähän tarkemmin tuohon linkkiin.

EDIT: Perehdyin. Eli, elektronit käyttäytyvät kuten lepomassattomat, nopeudella 10e6 m/s liikkuvat kappaleet. Herättää kysymyksiä: miten jokin lepomassaton voisi liikkua alle valon nopeudella? Miielenkiintoista.

Edelleen mielenkiintoisempaa. Tuon aineen sähkönjohtokyvystä selvittivät jotain... että tämän aineen (grafiini?) sähkönjohtokyky ei putoa nollaan, kun varattuja hiukkasia ei siinä liiku..? Hm hm.

Mitenkähän käyttäytyvät elektronit fullereeneissa, jotka ovat käytännössä pallon muotoon taivutettuja yksiatomisia hiilikalvoja? Vai toimiiko tämä ilmiö vain linkin kuvan kaltaisissa kuusikulmioista muodostuvassa kalvossa?

Saapa nähdä mihin tätä voi käyttää.

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

Vierailija
Herra Tohtori
Mitenkähän käyttäytyvät elektronit fullereeneissa, jotka ovat käytännössä pallon muotoon taivutettuja yksiatomisia hiilikalvoja? Vai toimiiko tämä ilmiö vain linkin kuvan kaltaisissa kuusikulmioista muodostuvassa kalvossa?



Ehkä on tarpeen ensin selittää tuo sähkönjohtokyvyn säilyminen. Esim. liittyykö se nimenomaan tuohon kerroksen paksuuteen. Toisaalta atomitasolla tapahtuu ihmeellisiä asioita.

Herra Tohtori
Saapa nähdä mihin tätä voi käyttää.

Kiinnostavampi aihe voi ainakin ensisijaisesti olla teoreettiselta kannalta.

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613
Liittynyt18.3.2005

Mietin tässä vain... miten voidaan tutkia sähkönjohtokykyä, jos ei käytetä tutkimisessa sähkövirtaa? Ja näin ollen, miten voidaan sanoa että aine johtaa sähköä jos ei ssinä sillä hetkellä kulje sähkövirtaa...? Tai siis jos ei sähköä ole johdettavaksi niin sillä hetkellähän kappale ei johda sähköä...

Vai onko kyse ennemminkin siitä, että liikkuvien elektronien määrän pieneneminen normaalissa johteessa johtaa siihen, että kappale johtaa hyvin hyvin pientä virtaa huonommin kuin isompaa virtaa...? En oikein osaa ihmetyksen aihettani selkeämminkään selittää, mutta ehkä tajuatte mitä tarkoitan.

Jos ette, niin pitää yrittää huomenna uusiksi...

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

Vierailija
Herra Tohtori

EDIT: Perehdyin. Eli, elektronit käyttäytyvät kuten lepomassattomat, nopeudella 10e6 m/s liikkuvat kappaleet. Herättää kysymyksiä: miten jokin lepomassaton voisi liikkua alle valon nopeudella? Miielenkiintoista.



En tunne tätä teoriaa sen tarkemmin, mutta minusta tuntuisi omituisemmalta, jos ne tosiaan liikkuisivat valon nopeudella. Elektroneilla on todellakin lepomassa, mutta tässä ne "matkivat" massattomia hiukkasia joilla on tuo efektiivinen valonnopeus 1E6 m/s. Elektronit pruukaavat leikkiä muunkinlaisia roolipelejä noissa quantum Hall -systeemeissä. On se outoa kieltämättä.

Edelleen mielenkiintoisempaa. Tuon aineen sähkönjohtokyvystä selvittivät jotain... että tämän aineen (grafiini?) sähkönjohtokyky ei putoa nollaan, kun varattuja hiukkasia ei siinä liiku..? Hm hm.

Tässä siis puhutaan nyt täyttyneen vyön elektroneista, jotka eivät normaalisti johda sähköä. Tässä tapauksessa johtuminen johtuu kai Diracin fermionien delokalisoitumisesta. Semmoisessa tapauksessa konduktanssi on ilmeisesti aina nollaa suurempi, koska fermionit pääsevät liikkumaan vapaasti aina vähintään Fermi-aallonpituuden verran ja ne voivat edetä diffusiivisesti. "Tavallisilla" elektroneilla kvanttilokalisoituminen (joka johtuu interferenssistä) estää tämän ilmiön. Saatan tässä tosin puhua läpiä päähäni.. Tuossa on viite, jossa höpistään jostain symmetrian rikkoutumisesta: http://prola.aps.org/abstract/PRL/v80/i14/p3113_1

Vierailija

Tuo vertaus massattomiin hiukkasiin tullee siitä, että havaittiin Diracin fermioneilla olevan samanlainen dispersiorelaatio kuin fotoneilla, siis lineaarinen. Tämä ilmeni Nature-artikkelista, johon Physicsweb-sivulla linkitettiin.

Mukava näistä on turista.

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613
Liittynyt18.3.2005

Achjuu, käsitän. Eli ne käyttäytyvät kuin fotonit, ja tuo hiilikalvo voidaan nähdä systeeminä, jossa valon nopeus on c=10^6 m/s.

Saapa nähdä milloin saadaan ballistisilla grafiinitransistoreilla toimivia prossuja...

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä23104
Liittynyt16.3.2005

Ainekiteessä elektronit käyttäytyvät usein (tietyillä energia-, ja liikemääräedellytyksillä, jotka käytännön sähkönjohtavuudessa usein toteutuvat) niin kuin niiden massa poikkeaisi nornaalista lepomassasta. Yllättävää kyllä tuo niin sanottu efektiivinen massa on yleensä pienempi kuin levossa olevan elektronin lepomassa, esimerkiksi galliumarsenidin johtavuusvyöllä 0,067 elektronin lepomassaa. Karkeasti voi ajatella eron aiheutuvan kiteen atomien ja muiden elektronien vaikutuksista elektroniin. Tässä ilmeisesti tuo lepomassa on ollut nolla.

Nuo efektiivisen massan edellytykset eivät kuitenkaan päde, jos elektronille annetaan liikaa energiaa. Valon nopeutta efektiivisesti massaton elektroni ei varmasti saavuta.

Uusimmat

Suosituimmat