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

Jednosměrná letenka na rudou planetu se odkládá. Mars One krachuje

Ilustrace základny na Marsu, jak si ji představují v organizaci Mars One...

Firma Mars One, která slibovala soukromý let na Mars už v roce 2024, zkrachovala. Plány dostat na Mars lidské obyvatele...

Tančík pro vnuka poručíka Grubera. Němci ho nasadili i proti Tálibánu

Lehké obrněné vozidlo Wiesel s 20mm kanonem

V množině bojových vozidel Bundeswehru nalezneme s trochou štěstí i malé, ale o to více zajímavé tančíky Wiesel. Do...

Poslední Hitlerovy narozeniny nestály za nic. Supertanků se nedočkal

3D model stíhače tanků Jagdpanther, přezbrojeného na kanón ráže 128 mm tak, jak...

Na podzim 1944 se třetí říše hroutí a německé zbrojovky se snaží o nemožné. Hledají recept na zázračné zbraně,...

Kapitán nedosáhl na pedály. Začátek proudové éry přinesl zvláštní nehody

B-707 N7071  Braniff

Nová technika není vždy nutně bezpečnější. Dokládá to vývoj v letectví na přelomu 50. a 60. let. Piloti se s novými...

Severní magnetický pól se vydal na cesty. Co když doputuje až na jih?

Posun severního magnetického pólu

Naši planetu čeká přehození magnetických pólů. Nebude to zřejmě brzy, proč k tomu ovšem vůbec dojde a co může změna...

Další z rubriky

Kapitán nedosáhl na pedály. Začátek proudové éry přinesl zvláštní nehody

B-707 N7071  Braniff

Nová technika není vždy nutně bezpečnější. Dokládá to vývoj v letectví na přelomu 50. a 60. let. Piloti se s novými...

Nový evropský letoun v roce 2040 nahradí Eurofightery i stroje Rafale

Model letounu NGF na listopadové výstavě Euronaval v Paříži

Již za šest let by se mohl objevit technologický demonstrátor nového bojového letounu, který budou vyvíjet společnosti...

Revoluce začala před deseti lety. Fotovoltaiku čeká velká průhledná změna

Film perovskitu o síle 330 nanometrů na skle. To je základní aktivní prvek...

Před deseti lety vědci poprvé postavili solární článek z nového materiálu. V roce 2019 mají tzv. perovskitové články...

Najdete na iDNES.cz