क्वांटम दोलन

संघनित पदार्थ भौतिकी में, क्वांटम दोलन एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में धातु की फर्मी सतह को मैप करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रायोगिक भौतिकी तकनीकों की एक श्रृंखला का वर्णन करता है। ये तकनीकें एक चुंबकीय क्षेत्र में चलने वाले फर्मिअन्स के लैंडौ परिमाणीकरण के सिद्धांत पर आधारित हैं। एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में मुक्त fermions की गैस के लिए, ऊर्जा स्तरों को बैंडों में परिमाणित किया जाता है, जिसे लैंडौ स्तर कहा जाता है, जिसका पृथक्करण चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के समानुपाती होता है। एक क्वांटम दोलन प्रयोग में, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र भिन्न होता है, जिसके कारण लैंडौ स्तर फर्मी सतह के ऊपर से गुजरते हैं, जिसके परिणामस्वरूप फर्मी स्तर पर राज्यों के इलेक्ट्रॉनिक घनत्व में दोलन होते हैं; यह कई भौतिक गुणों में दोलन पैदा करता है जो इस पर निर्भर करते हैं, जिसमें प्रतिरोध (शुबनिकोव-डी हास प्रभाव), क्वांटम हॉल प्रभाव, और चुंबकीय संवेदनशीलता (डी हास-वैन अल्फेन प्रभाव)। सामग्री में क्वांटम दोलनों का निरीक्षण फर्मी तरल सिद्धांत व्यवहार का एक हस्ताक्षर माना जाता है। उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी सामग्री जैसे उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी #Cuprates और आयरन-आधारित सुपरकंडक्टर्स का अध्ययन करने के लिए क्वांटम दोलनों का उपयोग किया गया है। इन प्रयोगों का उपयोग करने वाले अध्ययनों से पता चला है कि डोपिंग (सेमीकंडक्टर) की जमीनी स्थिति एक फर्मी तरल के समान व्यवहार करती है, और लैंडौ quisiparticle ्स जैसी विशेषताओं को प्रदर्शित करती है। 2021 में इस तकनीक का उपयोग इलेक्ट्रॉन-फोनन द्रव नामक एक अनुमानित अवस्था का निरीक्षण करने के लिए किया गया है, एक समान कण-क्यूसिपार्टिकल स्थिति पहले से ही ज्ञात है पोलरिटोन सुपरफ्लुइड | एक्साइटॉन-पोलरिटोन द्रव।

प्रयोग
जब एक चुंबकीय क्षेत्र को मुक्त आवेशित फर्मियन की प्रणाली पर लागू किया जाता है, तो उनकी ऊर्जा अवस्थाओं को तथाकथित लैंडौ स्तरों में परिमाणित किया जाता है, जो कि दिया जाता है $$\varepsilon_l=\frac{eB}{m^*}\left(\ell +\frac{1}{2}\right)$$ पूर्णांक-मूल्यवान के लिए $$\ell$$, कहाँ $$B$$ बाहरी चुंबकीय क्षेत्र है और $$e,m^*$$ फ़र्मियन आवेश और प्रभावी द्रव्यमान (ठोस-अवस्था भौतिकी) क्रमशः हैं।

जब बाहरी चुंबकीय क्षेत्र $$B$$ एक अलग प्रणाली में वृद्धि हुई है, लैंडौ के स्तर का विस्तार होता है, और अंततः फर्मी सतह से गिर जाता है। यह उच्चतम कब्जे वाले स्तर की देखी गई ऊर्जा में दोलनों की ओर जाता है, और इसलिए कई भौतिक गुणों (हॉल चालकता, प्रतिरोधकता और संवेदनशीलता सहित) में। इन दोलनों की आवधिकता को मापा जा सकता है, और बदले में फर्मी सतह के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। यदि चुंबकीय क्षेत्र की धुरी निरंतर परिमाण में भिन्न होती है, तो समान दोलन देखे जाते हैं। दोलन तब होते हैं जब लैंडौ कक्षा फर्मी सतह को छूती है। इस तरह, फर्मी क्षेत्र की पूरी ज्यामिति को मैप किया जा सकता है।

अंडरडोप्ड कप्रेट्स
YBCO|YBa जैसे अंडरडोप्ड कप्रेट यौगिकों का अध्ययन2साथ3O6+xएआरपीईएस जैसे जांचों के माध्यम से संकेत मिलता है कि ये चरण गैर-फर्मी तरल पदार्थों की विशेषताएं दिखाते हैं, और विशेष रूप से, अच्छी तरह से परिभाषित लैंडौ क्वासिपार्टिकल्स की अनुपस्थिति। हालांकि, इन सामग्रियों में कम तापमान पर क्वांटम दोलन देखे गए हैं, अगर उनकी सुपरकंडक्टिविटी पर्याप्त उच्च चुंबकीय क्षेत्र द्वारा दबा दी जाती है, जो फर्मी-डिराक आँकड़ों के साथ अच्छी तरह से परिभाषित क्सीपार्टिकल्स की उपस्थिति का प्रमाण है। इस प्रकार ये प्रायोगिक परिणाम ARPES और अन्य जांचों से असहमत हैं।

यह भी देखें

 * हास-वैन अल्फेन प्रभाव
 * शुभनिकोव-डी हास प्रभाव
 * लैंडौ स्तर