В известном высокорейтинговом международном журнале Nature Communications вышла статья, среди авторов которой ученые Томского государственного университета – профессора Евгений Чулков и Илья Нечаев.
В статье «Прямое наблюдение осцилляций многочастичной зарядовой плотности в двумерном электронном газе» ученые-физики отразили результаты своих исследований, которые велись более двух лет.
– Как написание статьи, так и сами исследования проводились в сотрудничестве с экспериментаторами из Вюрцбургского университета (Германия) и теоретиками из Международного физического центра города Сан-Себастьян (Испания), – говорит один из авторов публикации, старший научный сотрудник лаборатории наноструктурных поверхностей и покрытий ТГУ Илья Нечаев. – Мы изучали свойства двумерной электронной системы, возникающей на поверхности благородных металлов, анализируя картины, которые получались в результате интерференции электронов при их рассеянии на поверхностных дефектах.
По словам Ильи Нечаева, изобретение в конце прошлого столетия сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), современный аналог которого использовался в данных исследованиях, позволило визуализировать явление интерференции поверхностных электронов в реальном пространстве, наблюдать эффектные интерференционные картины.
– Представьте, что вы бросили горсть маленьких камней в небольшой пруд, подкинув их вверх, а затем сфотографировали то, что образовалось на водной глади. Изображение на фотографии будет близко к тому, что наблюдают экспериментаторы с помощью СТМ на металлических поверхностях с точечными дефектами. Волнистость поверхности в данном случае соответствует пространственным изменениям электронной плотности, анализ которых дает информацию об электронных свойствах изучаемой системы.
Ученые провели такой анализ для поверхностей меди, серебра и золота и выявили наличие «аномальных» вкладов в наблюдаемую интерференционную картину, которые не согласуются с современными представлениями об электронной структуре этих поверхностей. Подробные исследования этих вкладов показали, что современная сканирующая туннельная микроскопия фактически обеспечивает прямой доступ к межэлектронному взаимодействию в многоэлектронных системах на атомном уровне, что существенно расширяет возможности этой экспериментальной техники.
– Я занимался разработкой теоретической модели, которая описывает измеряемые в ходе эксперимента изменения зарядовой плотности, вызванные рассеянием поверхностных электронов на точечных дефектах. Эта модель позволила выяснить происхождение «аномальных» вкладов в те интерференционные картины, которые экспериментаторы наблюдают на поверхности благородных металлов, – добавляет Илья.
Для справки:
Лаборатория наноструктурных поверхностей и покрытий была создана в 2011 году в рамках гранта Правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования. Ее научным руководителем является Евгений Чулков, выпускник ТГУ, профессор, сотрудник Международного физического центра в Сан-Себастьяне (Испания). За четыре года сотрудниками лаборатории опубликовано несколько десятков статей в ведущих международных журналах, в том числе в «Nature Communications», «Nature Physics» и других.