一个如此低谷的电子：电子聚集的方式可能对谷电子有用

普林斯顿大学领导的一项研究揭示了铋晶体表面出现的新兴电子行为，这可能会导致人们对称为“谷电子学”的技术领域产生深刻见解。

该术语指的是在晶体中形成并能捕获单个电子的能量谷。这些山谷可能用于存储信息，大大增强了现代电子设备的功能。

在这项新的研究中，研究人员观察到铋中的电子更喜欢挤进一个山谷，而不是平均分配到六个可用的山谷中。这种行为产生了一种称为铁电的电，其涉及将正电荷和负电荷分离到材料的相对侧。该研究于2018年5月在线提供，本月在Nature Physics上发表。

该发现证实了最近的预测，即当电子聚集在单个谷中时，铁电体表面会自然产生铁电性。这些山谷不是水晶中的字面坑，而是像电子喜欢休息的低能量口袋。

研究人员使用一种称为扫描隧道显微镜的技术检测到电子聚集在山谷中，该技术涉及在晶体表面上来回移动极细的针头。他们在接近绝对零度且在非常强的磁场下的温度下做到这一点，比地球的磁场高出300,000倍。

这些电子的行为是可以在未来技术中利用的行为。晶体由高度有序的重复原子单元组成，这种顺序带来精确的电子行为。硅的电子行为推动了技术的现代进步，但为了扩展我们的能力，研究人员正在探索新的材料。Valleytronics试图操纵电子占据某些能量袋而不是其他能量袋。

铋中六个谷的存在提高了在六种不同状态下分布信息的可能性，其中电子的存在或不存在可用于表示信息。电子喜欢聚集在一个山谷中的发现是“紧急行为”的一个例子，因为电子共同作用，允许出现不会发生的新行为，据该研究的第一作者玛丽卡兰德里亚说。普林斯顿大学的一名研究生，在1909年的物理学教授Ali Yazdani的实验室工作。

“你可以通过电子之间的相互作用产生行为的想法在物理学中非常重要，”Randeria说。交互驱动的紧急行为的其他示例包括超导性和磁性。