Физики нашли новый способ управления электронами

Перемещаясь через проводник в электрическом поле, электроны обычно следуют по пути наименьшего сопротивления — которое совпадает с направлением этого поля.
 
Но в экспериментах, поставленных учеными из Массачусетского технологического института и Манчестерского университета, в специально созданных условиях исследователям удалось добиться неожиданного поведения электронов, которое, в принципе, может привести к созданию нового типа транзисторов и микропроцессоров, отличающихся пониженным потреблением энергии.
 
Ученые обнаружили, что когда лист графена — двухмерная решетка из чистого углерода — был размещен поверх другого двухмерного материала (нитрид бора), электроны начали двигаться в сторону, перпендикулярно электрическому полю. Подобное поведение электронов наблюдалось даже без воздействия магнитного поля — еще одного известного способа изменить направление перемещения электронов.
 
Более того, два раздельных потока электронов двигались в противоположных направлениях, крестообразно по отношению к электрическому полю, уравновешивая электрические заряды друг друга, и тем самым образовывали «нейтральный, незаряженный ток» — объясняет эксперимент Леонид Левитов (Leonid Levitov), профессор физики из Массачусетского технологического института, один из авторов статьи, описывающей исследование и опубликованной в Science.
 
По словам Левитова, точный угол этого потока частиц относительного электрического поля можно тонко настраивать. Он сравнивает этот процесс с парусной лодкой, идущей перпендикулярно ветру — ее курс изменяется с помощью паруса.
 
Левитов и соавтор научной работы Андре Гейм (Andre Geim) из Манчестера утверждают, что этот поток можно изменить, приложив крайне малое напряжение к затвору, позволив материалу вести себя как транзистор. Токи в таких материалах, будучи нейтральными, не будут терять много энергии на нагрев, как это происходит в обычных полупроводниках — поэтому новые материалы могут быть более энергоэффективной основой для компьютерных чипов.
 
«Распространено мнение, что новые, нетрадиционные подходы к обработке информации являются ключом к будущему аппаратных компонентов, — рассказывает Левитов. — Это мнение было движущей силой во многих важных современных достижениях, к примеру, в спинтронике (перенос информации осуществляется через спин электрона, а не его заряд)».
 
По словам Левитова, ученым из Массачусетса и Манчестера удалось продемонстрировать простейший транзистор на основе новых материалов. 
 
«Это весьма любопытный эффект. И он помогает нам глубже понять сложные топологические материалы, — говорит Гейм. — Очень редкие явления объединяют знания в области материаловедения, физики частиц, теории относительности и топологии».