Международная группа исследователей из МФТИ, Университета Париж-Сакле и Бордосского университета впервые экспериментально подтвердила, что электроны способны туннелировать через одиночный атомный дефект коллективно — группами, а не только поодиночке. Ранее это явление существовало лишь в теоретических расчётах.
Как сообщили в пресс-службе МФТИ, результаты работы открывают путь к созданию принципиально новых источников коррелированных частиц для квантовых технологий. «В перспективе управление такими процессами может стать основой новых способов применения квантовых материалов — с учётом не только отдельных электронов, но и их коррелированных групп», — отметили в вузе.
Долгое время считалось, что электроны могут преодолевать атомный дефект только по одному: этому препятствовали фундаментальные принципы квантовой механики и кулоновская блокада. Однако в последние два десятилетия теоретики предположили, что при сильной связи электронов с колебаниями кристаллической решётки (фононами) частицы могут объединяться и туннелировать группами. Экспериментального подтверждения для одиночного атомного дефекта до сих пор не было.
Объектом исследования стали отдельные атомы железа, встроенные в кристалл селенида висмута — материал с сильным взаимодействием электронов и фононов. Работа заняла несколько лет.
«Наши эксперименты и расчёты показали, что примесные атомы создают в запрещённой зоне материала локализованные электронные состояния, которые эффективно взаимодействуют с фононами», — пояснил руководитель Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ Василий Столяров.
Наблюдения показали, что электроны часто проходят через одиночные атомы железа не независимо, а группами. При этом «двойки» из атомов железа, наоборот, подавляли этот эффект. Учёные надеются, что дальнейшие опыты помогут разработать подходы к управлению поведением электронов в новых типах квантовых устройств.Новость на сайте ТАСС
