Przewodnik edukacyjny
Człowiek uczy się przez całe życie
Polecamy
  • PolBAN - Busines Angels Club
  • linkedin
  • Studia podyplomowe
  • Klub Absolwentów Uniwersytetu Warszawskiego
  • Klub Absolwentów Uniwersytetu Jagiellońskiego
  • merlin.pl - księgarnia internetowa
  • Portal Innowacji
  • Portal Medyczny MEDtube
Wersja do druku

Aktualności

2011-04-11 Polka w grupie naukowców badających wiry w ciałach stałych

Wiry - podobne do tych obserwowanych w wodzie - występują również w ciałach stałych. Sposób ich powstawania zbadał 6-osobowy zespół naukowców na politechnice w Lozannie.

Jego członkinią była dr Barbara Piętka z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego (FUW). Pracę opisującą niecodzienne zjawisko wirów występujących w ciałach stałych opublikowało prestiżowe czasopismo "Nature Physics". Wyniki badań mogą przyczynić się do rozwoju nowej gałęzi optoelektroniki, wykorzystującej zjawiska kwantowe do budowy pamięci optycznych, bramek logicznych lub tranzystorów.

Jak wyjaśniono w komunikacie FUW przesłanym PAP, strukturę krystaliczną ciała stałego tworzą regularnie ułożone atomy. Jądra atomowe pozostają zazwyczaj w swoich ustalonych miejscach, podczas gdy lekkie elektrony z powłok atomowych mogą być wymieniane pomiędzy atomami. Mogą też pojawiać się miejsca, w których chwilowo brakuje elektronów, czyli dziury.

"Dziury i uwolnione elektrony mają swoją dynamikę, w szczególności mogą przyciągać się i tworzyć rodzaj stanów związanych nazywanych ekscytonami. Ekscytony są więc lokalnymi zaburzeniami +porządku+ na powłokach elektronowych atomów sieci krystalicznej. Zaburzenia te mogą się przemieszczać wewnątrz ciała stałego, a ich zachowanie pod wieloma względami przypomina ruch zwykłych cząstek, dlatego nazywa się je kwazicząstkami" - czytamy.

Przemieszczanie się dużej liczby kwazicząstek poprzez kryształ może być porównane do przepływu płynu. W takim ruchu kwazicząstek defekty sieci krystalicznej - miejscowe nieregularności ułożenia atomów lub obecność "obcych" atomów innych pierwiastków - zaburzają swobodny przepływ podobnie jak kamienie w strumieniu zaburzają przepływ wody. A więc mogą pojawiać się wiry.

Jednym z warunków koniecznych do wytworzenia dynamicznych wirów w ciele stałym, jest wprowadzenie "płynu" kwazicząstek w stan nadciekły. Pracujący na politechnice w Lozannie zespół, w skład którego wchodziła dr Barbara Piętka z FUW, wprowadził w stan nadciekły polarytony.

Nazwą tą określa się ekscytony sprzężone ze światłem. "Są to kwazicząstki, będące połączeniem światła widzialnego (fotonu) oraz materii (ekscytonu)" - opisuje dr Piętka.

Nadciekłe polarytony nakierowano na znajdujący się w krysztale defekt - niewielką wypukłość. "Aby wytworzyć wiry kwantowe trzeba było rozpędzić polarytony na tyle, by na obwodzie defektu prędkość tych kwazicząstek przekraczała prędkość dźwięku" - tłumaczy badaczka. - Wtedy stan nadciekły się załamywał, a za defektem pojawiały się wiry".

Badaniem własności polarytonów zajmuje się nowa dziedzina fizyki nazywana polarytroniką. "Oczekuje się, że prowadzone w jej ramach prace pozwolą zbudować w przyszłości wiele pożytecznych urządzeń m.in. zużywające mniej energii lasery lub nowe polarytonowe pamięci optyczne oraz tranzystory - napisano w komunikacie FUW. - Badanie zjawisk zachodzących podczas przepływu polarytonów przez półprzewodnik jest ważne z punktu widzenia ich zastosowań - zakłócenia jakie powstają podczas tego procesu, będą miały wpływ na szybkość przekazywania informacji."
Źródło: www.nauka.gov.pl, Wiecej informacji na: http://ww.nauka.gov.pl


Wyróżnione