Российско-британские физики Андрей Гейм и Константин Новоселов экспериментально зафиксировали существование внутри графена так называемой квантовой «бабочки» — особой структуры, возникающей в двухмерном листе материи в переменном магнитном поле, говорится в статьях, опубликованных в журнале Nature.

Квантовая «бабочка» была впервые описана американским физиком Дугласом Хофштадтером в 1976 году. По его расчетам,

при появлении переменного магнитного поля электроны в «плоском» листе материи начнут двигаться по особым орбитам, чья совокупность похожа на крылья бабочки. По своей природе бабочка Хофштадтера представляет собой фрактал, являя собой редкий пример подобных структур в физике.

Андрей Гейм из университета Манчестера (Великобритания) и его коллеги впервые смогли «сфотографировать» эту бабочку в реальном мире, проследив за изменением свойств электронов в двумерном листе графена. Для этого ученые склеили лист графена с пластиной из нитрида бора, что позволило им воссоздать условия, необходимые для воспроизведения эффекта бабочки. Затем они охладили его до температур, превышающих абсолютный ноль на несколько долей градуса, и поместили его в поле сверхмощного магнита.

Физики подключили к образцам электроды и проследили за тем, как менялась их электропроводность. Это позволило им подтвердить, что «бабочка» в графене действительно существует и представляет собой фрактал. К аналогичным выводам пришли авторы второй статьи, Филип Ким (Philip Kim) из университета Колумбии в Нью-Йорке (США) и его коллеги, экспериментировавшие с «двойными» листами графена.

«Возможность подтвердить теоретическое предсказание 40-летней давности, которое было основой всех наших представлений о физике 1D и 2D-систем, стала для нас захватывающим предприятием. То, что мы смогли подтвердить фрактальную структуру "бабочки», открывает дорогу для новых исследований в физике взаимодействия атомов", — заключает Кори Дин (Cory Dean) из Городского колледжа Нью-Йорка (США).

Аналогичные результаты получили ученые из MIT, работа которых также посвящена фермионам Дирака в гетероструктурах Ван дер Ваальса – такой гетероструктурой и является пара наложенных друг на друга атомарно тонких кристаллов.