Ученые неожиданно для себя создали «электронно-дырочную» жидкость. Раньше это вещество удавалось получить только в условиях невероятно холодной среды.

В своих экспериментах доктор Натаниэль Габор из Калифорнийского университета в Риверсайде и его соавторы соорудили ультратонкий «сэндвич» из графена с прослойкой из полупроводникового дителлурида молибдена. Итоговая структура была немного толще одной молекулы ДНК. Затем исследователи обстреливали материал сверхбыстрыми лазерными импульсами, измеряемыми в квадриллионных долях секунды. В итоге они получили так называемую электронную жидкость. Их работа описана в журнале Nature Photonics.

«Обычно с такими полупроводниками, как кремний, возбуждение лазером создает электроны и их положительно заряженные дырки, которые растворяются и разбегаются по материалу, что можно определить как газ», — говорит доктор Габор.

Однако команда зарегистрировала признаки конденсации в нечто эквивалентное жидкости. Такой жидкости присущи свойства, которыми обладают обычные жидкости вроде воды, кроме того, она состоит не из молекул, а из электронов и дырок внутри полупроводников.

«Мы увеличивали количество энергии, добавляемой в систему, но не видели ничего, а затем обнаружили образование, которое называем «аномальным кольцом фототока» в материале. Мы поняли, что это была жидкость, так как она росла, подобно капле, а не вела себя как газ, — объясняет Габор. — Однако больше всего удивило то, что это произошло при комнатной температуре. Ранее исследователи, создававшие такие электронно-дырочные жидкости, смогли сделать это только при температурах, которые были холоднее глубокого космоса. Электронные свойства таких капель позволили бы разрабатывать оптоэлектронные устройства, работающие с беспрецедентной производительностью в терагерцевой области диапазона».

Терагерцевые длины волн длиннее инфракрасных, но короче микроволновых, и в технологиях, использующих эти волны, была «терагерцевая пропасть». Терагерцевые волны можно использовать для обнаружения рака кожи и повреждений зубов, благодаря ограниченному проникновению в ткани и способности различать отличия в плотностях.

Подобным образом волны можно использовать для обнаружения дефектов в продуктах вроде таблеток, а также для обнаружения оружия, скрытого под одеждой. Также доктор Габор отметил, что электронно-дырочную жидкость можно использовать в передатчиках и приемниках в открытом космосе, а также квантовых компьютерах, которые при помощи этой технологии можно сделать меньше, чем на основе современных кремниевых микросхем.