ويكيبيديا

تذبذبات كمومية

لا توجد نسخ مراجعة من هذه الصفحة، لذا، قد لا يكون التزامها بالمعايير متحققًا منه.

في فيزياء المادة المكثفة ، التذبذبات الكمومية تعبر عن سلسلة من التقنيات التجريبية المترابطة المستخدمة لرسم خريطة سطح فيرمي للمعدن في وجود مجال مغناطيسي قوي. [1] تقوم هذه التقنيات على مبدأ استكمام لانداو للفرميونات المتحركة في مجال مغناطيسي. [2] بالنسبة لغاز من الفرميونات الحرة في مجال مغناطيسي قوي ، يتم تكميم مستويات الطاقة في نطاقات تسمى مستويات لانداو ، والتي يتناسب فصلها مع قوة المجال المغناطيسي. في تجربة التذبذب الكمي ، يقع تنويع المجال المغناطيسي الخارجي ، مما يجعل مستويات لانداو تمر فوق سطح فيرمي ، يؤدي ذلك بدوره إلى تذبذب الكثافة الإلكترونية للحالات عند مستوى فيرمي ؛ يكون هذا سببا في إنتاج تذبذبات في العديد من خواص المواد التي تعتمد على ذلك ، بما في ذلك المقاومة ( تأثير Shubnikov – de Haas ) ، ومقاومة Hall ، [2] والحساسية المغناطيسية ( تأثير de Haas-van Alphen ). تعتبر ملاحظة التذبذبات الكمومية في مادة ما إثباتا لسلوك سائل فيرمي . [3]

تم استخدام التذبذبات الكمومية لدراسة المواد فائقة التوصيل عالية الحرارة مثل النحاسيات و pnictides . [4] أظهرت الدراسات باستخدام هذه التجارب أن الحالة الأساسية للنحاسيات غير المشابة تتصرف بشكل مشابه لسائل فيرمي ، وبها خصائص مثل Landau quasiparticles . [5]

في عام 2021 ، تم استخدام هذه التقنية لملاحظة حالة متوقعة تسمى "سائل الإلكترون-فونون" ، [6] [7] حالة مماثلة من الجسيمات شبه الجسيمية المعروفة من قبل هي سائل الإكسيتون-بولاريتون .

تجربة

عدل

عندما يتم تطبيق مجال مغناطيسي على نظام من الفرميونات المشحونة والحرة، فإن حالات طاقتها يتم تكميمها في ما يسمى بمستويات لانداو ، المعطاة بواسطة [8]

 
YBCO موصل فائق تحت مجال مغناطيسي عالي. مع زيادة شدة المجال ، يتم كبت الموصلية الفائقة ويمكن ملاحظة تذبذبات لانداو

 

أين   هي قيمة صحيحة،   هو المجال المغناطيسي الخارجي و   هي شحنة الفرميون والكتلة الفعالة على التوالي.

عندما يزداد المجال المغناطيسي الخارجي   في نظام معزول ، تتوسع مستويات لانداو ، وفي النهاية "تسقط" من سطح فيرمي. ينتج عن هذا تذبذبات في الطاقة المرصودة لأعلى مستوى مشغول ، وبالتالي في العديد من الخصائص الفيزيائية (بما في ذلك موصلية هول ، والمقاومة ، والحساسية). قياس دورية هذه التذبذبات ممكن ، وبالتالي من الممكن استخدامها لتحديد مساحة المقطع العرضي لسطح فيرمي. [9] إذا كان محور المجال المغناطيسي متنوعًا بحجم ثابت ، فستلاحظ تذبذبات مماثلة. تحدث التذبذبات عندما تلمس مدارات لانداو سطح فيرمي. وبهذه الطريقة ، من الممكن تعيين الهندسة الكاملة لمجال فيرمي. [9]

نحاسي غير مشاب

عدل

أشارت الدراسات التي أجريت على مركبات الكوبرات غير المشابة مثل YBa <sub id="mwSA">2</sub> Cu <sub id="mwSQ">3</sub> O <sub id="mwSg">6+ <i id="mwSw">x</i></sub> من خلال مجسات مثل ARPES إلى أن هذه المراحل تظهر خصائص السوائل غير الفيرمية ، [10] وخاصة عدم وجود أشباه جزيئات لانداو محددة جيدًا. [11] ومع ذلك ، فقد تم ملاحظة التذبذبات الكمية في هذه المواد عند درجات حرارة منخفضة ، إذا تم قمع الموصلية الفائقة عن طريق مجال مغناطيسي مرتفع بما فيه الكفاية ، [12] وهو دليل على وجود أشباه جسيمات محددة جيدًا مع إحصائيات فرميونية . وبالتالي ، فإن هذه النتائج التجريبية لا تتفق مع نتائج تحقيقات ARPES وغيرها من المسابير. [13]

أنظر أيضا

عدل

مراجع

عدل
  1. ^ Coldea، Amalia (2010). "Quantum oscillations probe the normal electronic states of novel superconductors". Philosophical Transactions of the Royal Society A. ج. 368 ع. 1924: 3503–3517. Bibcode:2010RSPTA.368.3503C. DOI:10.1098/rsta.2010.0089. PMID:20603364. مؤرشف من الأصل في 2023-04-21. اطلع عليه بتاريخ 2012-03-20.
  2. ^ ا ب Doiron-Leyraud، Nicolas؛ وآخرون (2007). "Quantum oscillations and the Fermi surface in an underdoped high-Tc superconductor". Nature. ج. 447 ع. 7144: 565–8. arXiv:0801.1281. Bibcode:2007Natur.447..565D. DOI:10.1038/nature05872. PMID:17538614.
  3. ^ Condensed-matter and materials physics: the science of the world around us. National Research Council. 2010. ISBN:978-0-309-13409-5. مؤرشف من الأصل في 2023-05-30.
  4. ^ Coldea، Amalia (2010). "Quantum oscillations probe the normal electronic states of novel superconductors". Philosophical Transactions of the Royal Society A. ج. 368 ع. 1924: 3503–3517. Bibcode:2010RSPTA.368.3503C. DOI:10.1098/rsta.2010.0089. PMID:20603364. مؤرشف من الأصل في 2023-04-21. اطلع عليه بتاريخ 2012-03-20.Coldea, Amalia (2010). "Quantum oscillations probe the normal electronic states of novel superconductors". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 368 (1924): 3503–3517. Bibcode:2010RSPTA.368.3503C. doi:10.1098/rsta.2010.0089. PMID 20603364. Retrieved 20 March 2012.
  5. ^ Broun، D. M. (2008). "What lies beneath the dome?". Nature Physics. ج. 4 ع. 3: 170–172. Bibcode:2008NatPh...4..170B. DOI:10.1038/nphys909.
  6. ^ Yang, Hung-Yu; Yao, Xiaohan; Plisson, Vincent; Mozaffari, Shirin; Scheifers, Jan P.; Savvidou, Aikaterini Flessa; Choi, Eun Sang; McCandless, Gregory T.; Padlewski, Mathieu F. (6 Sep 2021). "Evidence of a coupled electron-phonon liquid in NbGe2". Nature Communications (بالإنجليزية). 12 (1): 5292. arXiv:2103.01515. Bibcode:2021NatCo..12.5292Y. DOI:10.1038/s41467-021-25547-x. ISSN:2041-1723. PMC:8421384. PMID:34489411.
  7. ^ College, Boston (6 Sep 2021). "Novel Metal Discovered Where Electrons Flow in the Same Way Water Flows in a Pipe". SciTechDaily (بالإنجليزية الأمريكية). Archived from the original on 2023-05-27. Retrieved 2021-09-20.
  8. ^ Sebastian، Suchitra E.؛ Neil Harrison؛ Gilbert G. Lonzarich (2011). "Quantum oscillations in the high-Tc cuprates". Philosophical Transactions of the Royal Society A. ج. 369 ع. 1941: 1687–1711. Bibcode:2011RSPTA.369.1687S. DOI:10.1098/rsta.2010.0243. PMID:21422021. مؤرشف من الأصل في 2023-04-17. اطلع عليه بتاريخ 2012-03-23.
  9. ^ ا ب Ibach، Harald؛ Hans Lüth (1995). Solid-state physics: an introduction to principles of materials science. Berlin: Springer-Verlag. ISBN:978-3-540-58573-2. مؤرشف من الأصل في 2021-10-09.
  10. ^ Alexandrov، A. S. (2008). "Theory of quantum magneto-oscillations in underdoped cuprate superconductors". Journal of Physics: Condensed Matter. ج. 20 ع. 19: 192202. arXiv:0711.0093. Bibcode:2008JPCM...20s2202A. DOI:10.1088/0953-8984/20/19/192202.
  11. ^ Damascelli، Andrea؛ Hussain، Zahid؛ Zhi-Xun Shen (2003). "Angle-resolved photoemission studies of the cuprate superconductors". Reviews of Modern Physics. ج. 75 ع. 2: 473. arXiv:cond-mat/0208504. Bibcode:2003RvMP...75..473D. DOI:10.1103/RevModPhys.75.473.
  12. ^ Doiron-Leyraud، Nicolas؛ وآخرون (2007). "Quantum oscillations and the Fermi surface in an underdoped high-Tc superconductor". Nature. ج. 447 ع. 7144: 565–8. arXiv:0801.1281. Bibcode:2007Natur.447..565D. DOI:10.1038/nature05872. PMID:17538614.Doiron-Leyraud, Nicolas; et al. (2007). "Quantum oscillations and the Fermi surface in an underdoped high-Tc superconductor". Nature. 447 (7144): 565–8. arXiv:0801.1281. Bibcode:2007Natur.447..565D. doi:10.1038/nature05872. PMID 17538614. S2CID 4397560.
  13. ^ Sebastian، Suchitra E.؛ Neil Harrison؛ Gilbert G. Lonzarich (2011). "Quantum oscillations in the high-Tc cuprates". Philosophical Transactions of the Royal Society A. ج. 369 ع. 1941: 1687–1711. Bibcode:2011RSPTA.369.1687S. DOI:10.1098/rsta.2010.0243. PMID:21422021. مؤرشف من الأصل في 2023-04-17. اطلع عليه بتاريخ 2012-03-23.Sebastian, Suchitra E.; Neil Harrison; Gilbert G. Lonzarich (2011). "Quantum oscillations in the high-Tc cuprates". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 369 (1941): 1687–1711. Bibcode:2011RSPTA.369.1687S. doi:10.1098/rsta.2010.0243. PMID 21422021. Retrieved 23 March 2012.
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/wiki/تذبذبات_كمومية»