Stichting FOM
14 september 2010
Intrede algemene relativiteitstheorie in materiaalfysica
Einstein's algemene relativiteitstheorie voorspelt dat licht door de
zwaartekracht wordt afgebogen, ook al heeft het geen massa. Dit komt
doordat de ruimte gekromd wordt door de zwaartekracht. Door deze
afbuiging werkt een ster soms als een lens, men spreekt van een
zwaartekrachtlens. FOM onderzoekers aan de Universiteit Leiden hebben
nu gevonden dat de gevolgen van de algemene relativiteitstheorie in
bepaalde materialen nagebootst kunnen worden. Ze toonden aan dat
elektronen zich in bismuth kristallen bewegen alsof de ruimte gekromd
is.
Figuur 1. Hobbel oppervlak topologische isolator
vergroten Figuur 1. Hobbel oppervlak topologische isolator
Een hobbel op het oppervlak van een topologische isolator focusseert de
paden van elektronen, net als een zwaartekrachtlens in een gekromde
ruimte.
Bismuth kristallen zijn zogenaamde topologische isolatoren. Ze hebben
de bijzondere eigenschap dat elektronen zich over het oppervlak bewegen
alsof het lichtdeeltjes zijn, zonder enige massa. Een hobbel op het
oppervlak heeft precies hetzelfde effect als een kromming van de
ruimte, en werkt dus ook als een lens voor de elektronen (zie
afbeelding).
De speciale relativiteitstheorie van Einstein had eerder al
toepassingen gevonden in grafeen, een koolstoflaag waarin de elektronen
zich ook als massaloze deeltjes bewegen. In topologische isolatoren
doet nu ook de algemene relativiteitstheorie haar intrede in de fysica
van materialen.
Het onderzoek is verricht door FOM medewerkers Jan Dahlhaus, Chang-Yu
Hou en Anton Akhmerov, in de groep van Carlo Beenakker aan het
Instituut-Lorentz van de Universiteit Leiden. De onderzoekers hebben
hun resultaten onlangs gepubliceerd in Physical Review B en ze zijn
besproken in Physics.
http://prb.aps.org/abstract/PRB/v82/i8/e085312
http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevB.82.085312?referer=
rss
Contact
Voor meer informatie kunt u contact opnemen met:
Prof.dr. Carlo Beenakker, Instituut-Lorentz van de Universiteit Leiden,
telefoon (071) 527 55 32