由伊特莫大学，伊特莫大学 这种可视化显示了用于膜的石墨烯层
学分:曼彻斯特大学 来自ITMO大学、谢菲尔德大学和冰岛大学的科学家证明了电子和光子在具有六边形对称性的二维材料(如石墨烯)中的运动遵循相同的定律
现在，固体中电子的性质可以借助于经典光学系统来模拟，在经典光学系统中，这一任务可以更容易地解决
这篇文章发表在《自然光子学》上
石墨烯是最著名的二维材料，经久耐用，导电性高
安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因其发展获得2010年诺贝尔物理学奖
尽管“轻”，但它比钢强300倍
它的独特性质与它的结构有关
材料中电子的行为很大程度上取决于该物质晶格的几何形状
就石墨烯而言，碳原子形成六边形单元，因此电子可以表现为零有效质量的粒子，尽管实际上有质量
“石墨烯中电子的这种行为是由量子力学定律描述的，在量子力学中，电子不被视为围绕原子核运动的粒子，而是一种物质波
不同物理性质的波的特殊性质只取决于系统的对称性
这使得制造光子石墨烯成为可能
它像一个看起来像蜂窝的透明薄板
如果在经典的石墨烯中，电子可以表现为没有质量的粒子，那么在这里，光子的表现也是类似的，”ITMO大学物理与工程学院的研究员阿列克谢·玉林解释道
来自俄罗斯、英国和冰岛的科学家们致力于利用在光学系统中传播的无质量光来再现在石墨烯中自旋的无质量电子的动力学
创造了石墨烯的光学对应物后，他们研究了光子影响石墨烯时出现的效应:它由特定角度下的聚焦激光发射激发
落在光子系统上的光的入射角的变化提供了具有期望特性的波的出现
在这篇文章中，科学家们研究了一个例子，他们在光子石墨烯中选择性地激发无质量光子
理论与实验对比表明，所提出的数学模型再现了实验结果
相比之下，他们还研究了光子石墨烯中的光表现为具有非零质量的规则粒子的情况
在实验过程中，物理学家发现极化效应类似于固态物理中众所周知的自旋效应
科学家们还证明了借助经典物理学领域的方程来描述这些现象的可能性
现在，在固体中很难测量或控制的性质可以用光子系统来研究，这些任务可以相对容易地解决
“由于发生在规则石墨烯中的过程与光子系统中的相似，光学系统可以用来模拟电子的自旋动力学
研究光子石墨烯中的自旋轨道相互作用可以更好地理解固态电子学中观察到的类似效应
此外，这些结果鼓励我们在其他系统中寻找相似之处，例如声学石墨烯，”阿列克谢·玉林总结道
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