خلق سیستم گاز بوزونی شبه‌یک بعدی در نانولوله‌های نیمه‌رسانا

فیزیک‌دانان دانشگاه شهید بهشتی طی پژوهشی موفق به خلق سیستم گاز بوزونی شبه‌یک بعدی از اکسیتون‌های غیر مستقیم و مطالعه تئوری- محاسباتی خواص تک‌اکسیتونی و بس‌اکسیتونی نانولوله‌های دو جداره AlAs/GaAs شدند.

فیزیک‌دانان دانشگاه شهید بهشتی طی پژوهشی موفق به خلق سیستم گاز بوزونی شبه‌یک
بعدی از اکسیتون‌های غیر مستقیم و مطالعه تئوری- محاسباتی خواص تک‌اکسیتونی و
بس‌اکسیتونی نانولوله‌های دو جداره AlAs/GaAs شدند.

مهران باقری در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری‌نانو، هدف اصلی
انجام این پژوهش را، خلق سیستم گاز بوزونی شبه‌یک بعدی از اکسیتون‌های غیر
مستقیم در نانولوله‌های نیمه‌رسانای AlAs/GaAs و بررسی خواص تک ذره‌ای و بس
ذره‌ای و همچنین رفتار همدوسی این گاز اکسیتونی عنوان نمود و گفت: “پس از اولین
مشاهدات آزمایشگاهی چگالیده‌های بوز- انیشتن اتم‌های گازهای قلیائی در سال
1995، تلاش برای درک رفتار سیالات کوانتمی بوزونی تبهگن و همدوس هم در فیزیک
اتمی و هم فیزیک ماده چگال با استقبال بسیاری روبرو شده است. این استقبال
چشمگیر به‌علت فراهم آمدن بستر تجربی مناسب برای آزمایش ایده‌های تئوری همدوسی
بس‌ذره‌ای و همچنین مفاهیم فیزیکی جدید در این سامانه‌ها و نیز کاربردهای متنوع
آنها از جمله کاربرد در ساختن بیت‌های کوانتمی است”.

وی در ادامه گفتگو و تشریح نحوه انجام محاسبه‌ها گفت: “ابتدا هامیلتونین تک
اکسیتون را برای نانولوله دوجداره نیمه‌رسانا نوشته و به روش عددی قطری کرده و
طیف انرژی آنرا حساب نمودیم. سپس هامیلتونین بس‌اکسیتونی را در رژیم دما و
چگالی اکسیتونی پائین نوشته و با محاسبه پراکندگی اکسیتون- اکسیتون در حالت
پایه نشان دادیم که تابع پتانسیل اکسیتون- اکسیتون دافعی است. سپس با نگاشت مدل
ارائه شده به گاز بوزونی یک بعدی دقیقا حل‌پذیر و محاسبه طول پراکندگی نشان
دادیم که گاز مدل ما در رژیم برهمکنش بسیار قوی قرار دارد و فرآیند فرمیونی شدن
اکسیتون‌ها به‌عنوان بوزون‌های ترکیبی رخ می‌دهد. اکسیتون‌ها در این مدل به فاز
چگالش کامل و یا شبه‌چگالش وارد نمی‌شوند”.

شایان ذکر است که این پژوهش راه را برای مطالعه سایر خواص بس‌ذره‌ای گاز بوزونی
شبه‌یک‌بعدی همچون ابرشارگی و ابررسانائی در سیستم‌های نانومتری حالت جامد
فراهم کرده است.

جزئیات این کار تحقیقاتی که در قالب پایان‌نامه دکتری مهران باقری دانش‌آموخته
دکتری فیزیک دانشگاه شهید بهشتی و با راهنمایی دکتر فرشاد ابراهیمی (عضو هیئت
علمی گروه فیزیک دانشگاه شهید بهشتی) انجام گردیده،
در مجله PHYSICAL REVIEW B
(جلد 78، صفحه 045312، سال 2008)
منتشر شده است.