Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Co má obyčejná tužka společného s kvantovým tunelováním

  13:01aktualizováno  13:01
Obyčejné tužka a kvantové tunelování nemají na první pohled společného nic. Ale podle nejnovější studie vlastností graphenu – exotického materiálu tvořeného atomy uhlíku možná hodně. Graphen by přitom mohl být materiálem budoucnosti.

Graphen spatřil světlo světa v roce 2004 v laboratoři Andrého Geima, výzkumného pracovníka Manchesterské univerzity. Tvoří jej rovinná síť několika vrstev vzájemně propojených atomů uhlíku uspořádaných do tvaru šestiúhelníků podobně jako u pláství medu.

Pro lepší názornost si představte, že gumujete čáry tužkou na papíře. Při tom vlastně neděláte nic jiného, než že postupně smazáváte jednotlivé vrstvy grafitu. Gumujete dál, až vám na papíře zbydou pouhé jedna nebo dvě vrstvy grafitu, a právě to je graphen - nejtenčí možný grafit, materiál velmi podivných vlastností, do jehož využití vkládají vědci velké naděje.

Kleinův paradox

Geimův tým ve své práci naznačuje, že elektrony v graphenu se chovají tak, jakoby neměly žádnou hmotnost a pohybovaly se rychlostí světla, což u jiných materiálů dosud nebylo pozorováno.

Navíc by se prý dal graphen využít i při experimentu, kterým by mohl být pozorován tzv. Kleinův paradox, jev, o kterém se dosud myslelo, že k němu dochází pouze v extrémních podmínkách, jaké panují například v blízkém okolí černých děr.

Paradox zformulovaný roku 1929 švédským fyzikem Oskarem Kleinem popisuje bizarní chování rychle se pohybujících elektronů. O co jde? Pokud bychom vložili elektron do otevřené křemíkové krabice, pak by v ní podle zákonů klasické fyziky zůstal uvězněn. Ale podle kvantové fyziky by se mohl „protunelovat“ ven. Čím vyšší a tlustší stěny by krabice měla, tím menší by byly jeho šance na únik. Ovšem Kleinův paradox tvrdí, že pokud by se částice pohybovaly dostatečně rychle, tak by jim v tunelování nezabránily ani nekonečně vysoké stěny. Elektrony by procházely stěnami, jakoby tam žádné nebyly.

Nové tranzistory

Doposud byli fyzici přesvědčeni, že pozorování tohoto jevu by bylo možné pouze v urychlovačích, při krátkodobém vzniku supertěžkých atomových jader. Nicméně Geim a jeho spolupracovníci tvrdí, že experiment provedou při mnohem menších energiích během příštích několika let v laboratoři.

Prozatím uvažují o jednoduchém obvodu s páskou z graphenu přerušeném polovodičovou bariérou. Velikost bariéry by při tom byla řízena napětím na polovodiči. Když bude bariéra nízká, elektronům bude v průchodu zabráněno, ale pokud bude dost vysoká, pak by měly projít skrz. Tak si to aspoň Geim a jeho tým představují.

Pokud vše dopadne dle jejich očekávání, bude možné tohoto jevu využít při vývoji nového druhu tranzistorů. 

Zdroj: sciencenow.sciencemag.org, http://www.physorg.com/

Autor:


Nejčtenější

Zabil je výbuch ruského tanku v centru Prahy. KSČ ničila životy pozůstalým

Tanky typové řady T-54/55, ten blíž k fotografovi evidentně neschopný pohybu,...

Zatímco na pražské Vinohradské třídě hořel a vybuchoval tank, zmatení ruští vojáci na Václavském náměstí zahájili palbu...

Tento pancíř dá tankistům pocit bezpečí a jistoty. Ale bude to stačit?

SMART PROTech na tanku Leopard 2

Německá firma IBD Deisenroth Engineering (IBD) představila prototyp balistické ochrany SMART PROTech pro obrněná...



Úspěšný start. Sonda míří ke Slunci tak blízko, jako žádná předtím

Úspěšný start rakety Delta IV Heavy 12.8.2018 v 9:31 se sondou Parker Solar...

V neděli ráno se ke Slunci vydala unikátní sonda Parker Solar Probe. Měla by se přiblížit k naší hvězdě podstatně blíže...

Sulfan jako lék? V lidských buňkách možná pomáhá zvrátit stárnutí

Klíč k procesu stárnutí tkví v DNA.

Tým vědců zkoumající jednu z příčin stárnutí oznámil úspěch, a to přímo na lidských buňkách v laboratorních podmínkách....

V noci se dívejte na nebe. Perseidy předvedou pravidelnou podívanou

Perseidy (Irsko, 7. srpna 2009)

Ani letos nás prach z komety Swift-Tuttle nemine a zájemci, kteří vydrží dlouho do noci, se tak mohou těšit na...

Další z rubriky

Hodinky po dědovi jsou jako napínavá detektivka. Nikdy do nich nefoukejte

Hodinky Doxa

Víte, že uvnitř hodinek nebývají diamanty, i když je to na nich „napsáno“? A proč myslíte, že se do hodinek nesmí...

Boháč a dobrodruh ohromil předválečnou Ameriku. Obletěl svět za 91 hodin

Před 80 lety obletěl Howard Hughes Jr. v letadle celý svět za 91 hodin

Milionář Howard Hughes Jr. se v USA proslavil už koncem dvacátých let jako filmový producent. Kromě toho byl také pilot...

Má hořet půl století jako františek. Jaký reaktor si přeje Bill Gates

Schéma reaktoru TWR-P s tepelným výkonem 600 MW, který by TerraPower měla...

Společnost TerraPower, v jejíž správní radě sedí zakladatel Microsoftu, se konečně přiblížila možnosti stavby reaktoru,...

Najdete na iDNES.cz