跳到主要内容

话题

超薄物质

超薄物质

石墨烯使用超级原子模拟

14 Mar 2012 哈米什约翰斯顿
两个diac点成为一个

首次使用超卡原子模拟石墨烯的重要电子性质。该实验由瑞士的物理学家进行,瑞士(Switzerland)复制石墨烯’s distinctive “Dirac points”在由十字交叉激光束产生的2D蜂窝晶格中。晶格含有钾原子,其在石墨烯中起着电子的作用。

可以通过调节激光器和施加的磁场来控制晶格的形状和原子之间的相互作用。结果,如果修改其结构,该技术可用于研究石墨烯的电子特性发生的情况–以及模拟某些沮丧的磁系统。

到达DIRAC点

作为一个碳原子的2D蜂窝只有一个原子厚,石墨烯具有许多独特的电子特性,由于其晶格结构而产生。特别是,石墨烯是一个“zero-gap”半导体,这意味着它的电子价和传导频带只是互相触摸–与传统的半导体相比,在带之间具有能隙。在频带触摸的情况下,电子的能量和动量之间的关系类似于光子的关系,电子以非常高的速度移动到高速的光速。这种行为是由相对论电子的狄拉克方程描述的,这就是为什么石墨烯的这一部分’S频带结构称为DIRAC点。

2011年汉堡大学的物理学家在德国设法设法创建了第一个蜂窝光学格,它们充满了铷-87原子。但是,他们无法看到DIRAC点的任何证据。现在,在Eth苏黎世的量子光学研究所的Tilman Esslinger及其同事创造了装有钾40个原子的蜂窝光学晶格,并找到了两个Dirac点的证据。

这种测量从几百千钾-40原子冷却至约100的气体开始 通过允许最精力充沛的原子逃脱,只留下凉爽的昏昏欲睡的原子。然后使用两个激光束以相同的波长在90时产生方形光学晶格°并互相干扰。然后,略微不同波长的第三光束平行于两个光束中的一个来烧制以形成驻波,使得可以通过调节第三光束的波长来控制方形格子和驻波的相对位置。这允许格子被操纵成一系列不同的图案,包括蜂窝状。

这种晶格预计将具有两个不同的DIDAC点,该团队通过使用磁场梯度加速原子来确认,然后测量它们的轨迹。后者通过切断激光器并观察通过真空室飞行的自由原子来完成。物理学家发现,当原子有一定的动量值时,它们能够在价和导带之间毫不费力地移动–两个Dirac点的告密签名。

乐队之间很容易移动

然后,该团队对晶格对称与狄拉克点的存在之间的关系。通过扭曲蜂窝,研究人员可以使DIRAC点移动,合并甚至消失。由于石墨烯和石墨烯样材料的电子性质取决于DIAC点的性质,因此这种量子模拟可以指向具有潜在有用的电子性质的新材料。“使用该方法,可以在物理实现之前,模拟材料的电子性质,” explains Esslinger.

该团队目前正在努力降低格子的温度,这可能允许它用于研究三角形格子中发生的沮丧的磁系统。

这项工作描述于 自然.

相关事件

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者