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新发现:基于马约拉纳费米子可以开发热电纳米器件2018-04-12

巴西研究人员在理论研究中发现了一种粒子同时是自身的反粒子,即马约拉纳费米子,并在科学报告中发表了该结果。

      这种反粒子即为自身的粒子是一个新的理论研究主题。这些Majorana准粒子可以作为拓扑超导体中的激发而出现。

巴西圣保罗州立大学(UNESP)的研究员Antonio Carlos Ferreira Seridonio说,通过让量子点’看到’更多的1或2,即通过改变系统的不对称性,我们可以使用人造原子作为调谐器,让流经它的热能或电能被红移或蓝移。
图片来源:Luciano Henrique Siliano Ricco (FEIS-UNESP)圣保罗州立大学

1938年3月,年轻的意大利物理学家埃托雷•马约拉纳神秘失踪,这令国家科学界震惊。这一事件至今仍未得到解释,尽管列奥纳多•斯卡西亚试图解开他的书《马约拉娜失踪》(1975)中的谜团。

恩里科•费米(Enrico Fermi)被称为艾萨克•牛顿(Isaac Newton)的天才,在他为科学做出了主要贡献的一年之后,便消失了。1937年,年仅30岁的埃托雷•马约拉纳预言,自然界中可能存在一类特殊的费米子,并暗示它可能是中微子,这种费米子的反粒子不但和它自己长相一样,带电属性也一样。两兄弟站在一起就像照镜子,可以说,它们的反粒子就是自己本身,这种费米子被称为“马约拉纳费米子”。最近它的存在被Fermi(费米)和Wolfgang Pauli(沃尔夫冈•泡利)预言。

八十年后,大多数物理学家所研究的对象中就有majoranas费米子,或者简单的majoranas。除了中微子,其性质,无论它们是否是majoranas,都是大型实验沙丘的一个研究目标;另一个类不是基本粒子,而是对准粒子或表面粒子在凝聚态领域的研究。这些马约拉纳准粒子可以作为拓扑超导体的激发态出现。

由圣保罗研究基金会FAPESP与他的主管Antonio Carlos Ferreira Seridonio等人以及合作的博士生Luciano Henrique Siliano Ricco在圣保罗州立大学(UNESP)的Ilha Solteira校区进行一项新研究,并在科学报告中发表了其文章。

Seridonio说:“我们提出了一种理论装置,它可以作为热电调谐器,即一种由马约纳亚费米子协助的热量和电荷的调谐器。”

该装置由量子点组成(量子点QDs通常称为“人造原子”),在这种情况下,QD位于两个温度不同的金属导线之间。温差是允许热能流过QD的基础。一种准一维超导导线,被其提议者俄罗斯物理学家Alexei Kitaev被称为Kitaev线,现在Alexei Kitaev是美国加州理工学院(Caltech)研究QD的教授。

在这项研究中,Kitaev线环或u型线在其边缘有两个马约拉纳(η1和η2)。马约拉纳处于一种以零能量模式为特征的激发态。

FAPESP研究团队的主要研究人员说:“当QD仅与导线的一侧链接时,系统在电导和热导方面表现出共鸣,换句话说,此刻它就像一个热电滤波器。我应该强调的是,当两个马约拉纳通过电线看到对方时,这种行为就会成为热和电能的过滤器,但他们中只有其中一个看到了连接中的量子点。”

研究人员调查的另一种可能性是,通过将其连接到Kitaev电线的两端,同时使QD“看到”两个马约拉纳。“通过让QD’看到’更多的η1或η2,即通过改变系统的不对称性,我们可以使用人造原子作为调谐器,流过它的热能或电能被红移或蓝移,”Seridonio说。Seridonio补充说,这篇理论文章将有助于开发基于Majorana费米子的热电器件。

原文来自sciencedaily

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