فیزیکدانان دانشگاه پرینستون برای اولین بار با آزمایش یک فراکتال کوانتومی ثبت کردند ، تقریباً 50 سال پیش پیش بینی کردند. این گروه وجود پروانه Hofstadter را تأیید کرده است – یک مدل پیچیده توزیع خود که توسط انرژی الکترون ها در یک ماده کوانتومی خاص تشکیل شده است. این اثر در مجله طبیعت منتشر شده است.
فراکتال ها ساختارهایی هستند که در مقیاس مختلف تکرار می شوند. آنها در طبیعت در همه جا یافت می شوند: در برف ، سرخس ، جاده های ساحلی و حتی در شاخه های رگ های خونی.
در فیزیک کوانتومی ، چنین ساختارهایی بسیار نادر هستند. در سال 1976 ، فیزیکدان داگلاس هافستادتر پیش بینی کرد که الکترون ها در کریستال های دو بعدی تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی قوی حرکت می کنند تا یک طیف انرژی فراکتال را تشکیل دهند ، مشابه یک مدل از بالهای پروانه.
پروانه پروانه Hofstadter یکی از معدود نمونه های مشهور ناشی از دنیای میکرو است. این امر آن را به یک شیء ارزشمند برای تحقیق تبدیل می کند. با این حال ، تاکنون ، این اثر نتوانسته است مستقیماً مشاهده کند.
با این حال ، اخیراً ، گروهی از دانشمندان موفق به مشاهده این پدیده شدند. این موفقیت به لطف فن آوری های فنی جدید که به شما امکان می دهد موقعیت اتم های کربن را کنترل کنید ، امکان پذیر شده است. دانشمندان دارای دو لایه گرافن در یک گوشه خاص هستند و یک مدل خاص را به عنوان یک محیط ایده آل برای مطالعه شرایط الکترونیکی ایجاد می کنند.
این کریستال ها قبلاً مورد مطالعه قرار گرفته اند ، اما تاکنون ، طیف انرژی آنها در دسترس نبوده است.
این تیم قصد نداشت “پروانه هافستادر” را پیدا کند. دانشمندان در ساختارهای گرافن ابررسانا را مطالعه کرده اند ، اما به طور تصادفی یک ماده با یک مدل دوره ای دیگر ایجاد کرده اند. ترتیب اتم های اشتباه این وایکینگ برای تجسم طیف انرژی فراکتال الکترون ها ایده آل است.
یکی از نویسندگان کار ، کوین ناکل ، به طور طبیعی در مورد مکان جستجو صحبت می کرد.
محققان برای اندازه گیری انرژی الکترون های فردی از میکروسکوپ استفاده کرده اند. بر خلاف آزمایش های قبلی مبتنی بر اندازه گیری مقاومت ، میکروسکوپ ها امکان مشاهده مستقیم ساختار سطح انرژی را فراهم می کنند و پیش بینی های هافستادتر را تأیید می کنند.
این یکی از موارد نادری است که می توان یک مشکل کوانتومی پیچیده را به درستی حل کرد ، بدون اینکه تقریباً به گفته وی ، شرکت منچول ا.
اگرچه این یافته کاربردهای عملی ندارد ، اما ابزاری جدید برای مطالعه حالات ساختاری مرتبط و تعامل بین الکترون ها فراهم می کند.