سجل الفيزيائيون من جامعة برينستون لأول مرة بتجربة كسور الكم ، وتوقعه قبل ما يقرب من 50 عامًا. أكدت المجموعة وجود فراشة Hofstadter – نموذج توزيع ذاتي معقد يتكون من طاقة الإلكترونات في مادة كمية خاصة. تم نشر العمل في مجلة Nature.
الفراغالات هي نفس الهياكل كما تكرر على نطاق مختلف. تم العثور عليها في الطبيعة في كل مكان: في الثلج ، السرخس ، الطرق الساحلية وحتى في فروع الأوعية الدموية.
في الفيزياء الكمومية ، مثل هذه الهياكل نادرة للغاية. في عام 1976 ، تنبأ الفيزيائي في دوغلاس هوفستادتر بأن الإلكترونات تحركت في البلورات ذات الأبعاد تحت تأثير مجال مغناطيسي قوي لتشكيل طيف طاقة كسري ، على غرار نموذج من أجنحة الفراشة.
Hofstadter Butterfly Butterfly هي واحدة من الأمثلة القليلة الشهيرة الناشئة في العالم الصغير. هذا يجعلها كائنًا ذا قيمة خاصة للبحث. ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يتمكن هذا التأثير من الملاحظة مباشرة.
ومع ذلك ، في الآونة الأخيرة ، تمكنت مجموعة من العلماء من مراقبة هذه الظاهرة. أصبح هذا الاختراق ممكنًا بفضل التقنيات الفنية الجديدة التي تسمح لك بالتحكم في موضع ذرات الكربون. لدى العلماء طبقتين للجرافين في زاوية معينة ، مما يخلق نموذجًا خاصًا بمثابة بيئة مثالية لدراسة الظروف الإلكترونية.
لقد تمت دراسة هذه البلورات في وقت سابق ، ولكن حتى الآن ، لم يكن طيف الطاقة الخاص بهم متاحًا ، الذي أوضح البروفيسور علي يازداني.
لم يخطط الفريق للعثور على “فراشة هوفستادتر”. لقد درس العلماء التوصيل الفائق في هياكل الجرافين ، لكنهم أنشأوا بطريق الخطأ مادة ذات نموذج دوري آخر. تبين أن ترتيب الذرات الخاطئة لهذا الفايكنج مثالي لتصور طيف الطاقة الكسري للإلكترونات.
في بعض الأحيان يتحدث بشكل طبيعي عن مكان البحث ، أضاف أحد مؤلفي العمل ، كيفن نكلز.
استخدم الباحثون المجهر لقياس طاقة الإلكترونات الفردية. على عكس التجارب السابقة القائمة على قياسات المقاومة ، تسمح المجاهر بالمراقبة المباشرة لهيكل مستويات الطاقة ، مما يؤكد تنبؤات Hofstadter.
هذه واحدة من الحالات النادرة التي يمكن فيها حل مشكلة كمية معقدة بشكل صحيح ، دون تقريبًا ، وفقًا له ، شركة Menchul O.
على الرغم من أن هذا الاستنتاج لا يحتوي على تطبيقات عملية ، إلا أنه يوفر أداة جديدة لدراسة الحالات الهيكلية المرتبطة والتفاعل بين الإلكترونات.