Переключение свойства электрона и выключать по отдельности

Электроны имеют различные свойства, и все они могут быть использованы для создания заказа в твердые предметы. Этот порядок определяет свойства материала. Эксперименты в Вене показывают ту: можно влиять на различные характеристики электронов отдельно друг от друга. Таким образом, тесно переплетаются квантовые явления могут быть поняты в отдельности.

Только при экстремально низких температурах не порядок. В Венском технологическом университете, материалы охлаждаются почти до абсолютного нуля, так что электроны, которые в противном случае занимают разные государства, совершенно случайным образом, показывают определенные закономерности. Но даже поведение таких экстремально холодных электронов трудно понять, с одной стороны, поскольку электроны сильно влияют друг на друга и не могут быть описаны отдельно, и с другой стороны-за разных характеристик электронов играют роль одновременно. Однако, понимание-это сейчас стало проще экспериментов в техническом университете Вены: можно было оказывать влияние на различные характеристики электронов отдельно друг от друга. Таким образом, тесно переплетаются квантовые явления могут быть поняты в отдельности. Результаты теперь были опубликованы в журнале PNAS.

Шахматные фигуры и электронов

Представьте, у нас есть большой мешок шахматных фигур, которые вы размещаете на шахматной доске одна за другой, пока она полна. Существуют различные способы создания упорядоченных паттернов: например, можно всегда белой и черной фигуры поочередно. Вы можете также замечать цвета и поочередно поместить коня и ладью, или придумать более сложные узоры того, что сочетать цвета и типа фигуры.

Это по аналогии с электронами в твердом теле: как в шахматной доске, там регулярно устраиваются места, где электроны могут сидеть. И как шахматные фигуры, электроны имеют различные свойства, которые могут быть использованы для создания заказа.

«Самое простое свойство электронов является их обязанности: он отвечает за подачу электрического тока. Однако, обвинение является одинаковым для всех электронов», — говорит профессор Силке Бюлер-Пашена из Института физики твердого тела на ту Вену. «Все становится более интересным, если мы рассмотрим спина электрона. Для спина, всегда есть две разные возможности. Их магнитные свойства определяются упорядоченное расположение спинов электронов в твердом теле».

Где находится электрон? Орбитальные степени свободы

Однако, для локализованных электронов есть еще одно свойство, еще одна степень свободы, которая играет важную роль: орбитальные степени свободы. Если электрон привязан к определенным атом, возможны различные пространственные механизмы. Квантовая физика допускает разные геометрические связи между электроном и атом, и это также позволяет упорядоченных структур в твердом теле, например, когда многие идентичные атомы располагаются в кристалле, и каждый электрон, находящийся в той же орбитальной государства.

«Мы исследовали материал, изготовленный из палладия, кремния и церия», — говорит Зильке Бюлер-Пашена. «Мы ориентируемся на электроны расположены в атоме церия и на электроны проводимости, которые могут свободно перемещаться через кристалл». С помощью электронов проводимости, можно влиять на порядок электронов на атом церия — и степени их спин свободы и их орбитальные степени свободы. «Это сделано экранирование», — объясняет Бюлер-Пашена. «Электроны проводимости могут фактически спрятаться и спина и орбитального состояния неподвижных электронов, который называется эффектом Кондо. Это означает, что заказ уже невозможно». Как уже было показано, эти две степени свободы может быть включен и выключен отдельно при очень низких температурах-с помощью крошечных изменений магнитного поля.

«Тот факт, что порядок в квантовых системах разрушается и появляется в определенных ситуациях не нова», — говорит Зильке Бюлер-Пашена. «Но здесь мы имеем систему, в которой предписание может включаться и выключаться индивидуально в отношении двух разных степеней свободы, которые тесно переплетаются при высоких температурах-и это весьма примечательно.»

Эта возможность теперь может помочь раскрыть особенно интересные свойства сложных материалов. «Есть основания предполагать, что орбитальные степени свободы также играет важную роль в явлении нетрадиционной сверхпроводимости», — говорит Зильке Бюлер-Пашена. «Теперь у нас есть новый инструмент в нашем распоряжении, чтобы лучше понять таких технологически важных эффектов.