Surastas naujas būdas kaip tirti elektronų tarpusavio dinamiką

Išmušti elektronus iš medžiagos ir išlaikyti tvarkingą jų išsidėstymą yra ganėtinai sudėtingas uždavinys, tačiau, laimei, šiam tikslui puikiai tinka skystas helis. Skystyje esantys elektrostatiniai krūviai traukia elektronus gilyn, tačiau šie, neturėdami pakankamai energijos, negali prasiskverbti pro paviršių, todėl lieka išorėje. Įdomu tai, kad elektronai tarsi pakimba virš skysto helio sudarydami dvimatę elektronų sistemą. „Tai unikali sistema, puikiai tinkanti fundamentalių elektronų savybių tyrimams, mat elektrostatinės jų tarpusavio sąveikos išlieka neekranuotos“, – teigia mokslininkų komandos narys Deividas Rysas (David Rees).

Tam, kad išmatuotų šios elektronų sistemos pernašos savybes, tyrėjai silicio lusto paviršiuje padarė kanalą, kurį pripildė skystu heliu. Vienoje vietoje mokslininkai fiziškai susiaurino kanalo plotį ir paveikė šį apribojimą elektriniu lauku. Tai leido tolimesnį efektyvųjį kanalo plotį valdyti elektrostatinėmis jėgomis.

Kuomet kanalo plotis būdavo pakankamai siauras, vienu metu pro jį pratekėdavo tiktai vienas elektronas – kitus blokuodavo elektrostatinė stūma. Kai tyrėjai šiek tiek praplatindavo kanalą, sumažindami elektrinio lauko stiprį, vienu metu galėdavo pratekėti du elektronai. Tolesnis elektrinio stiprio mažinimas leisdavo vienu metu pratekėti dar daugiau elektronų.

Šie eksperimentai be to, kad patvirtino elektrostatinės stūmos svarbą, atveria duris tolimesniems fundamentaliems elektronų elgesio tyrimams. Jeigu elektronai būtų atvėsinti iki temperatūros, artimos absoliučiam nuliui, šie išsidėstytų į tvarkingą periodinę matricą. Tai suteiktų galimybę ištirti kristalinės elektronų sistemos dinamiką – ne vien tiktai netvarkingą skystį, pratekantį pro siaurą plyšį.

Tokia stipriai sąveikaujančių elektronų modelinė sistema gali būti naudinga ir kitur. Pasak D. Ryso ir mokslininkų komandos vadovo Kimitošio Kono (Kimitoshi Kono), jeigu šį modelį pavyktų pritaikyti kitoms sistemoms, kuriose pasireiškia stipri darinių tarpusavio sąveika, tyrėjų darbas palengvintų tokių dalelių, kaip jonų biologiniuose organizmuose, pernašos nagrinėjimą.