Версия для печати
Вернуться к списку

Асимметричный эффект

Как в Новосибирском Академгородке открыли новую область знания

Второй раз подряд премия имени академика А.Ф.Иоффе - научная награда РАН за выдающиеся работы в области физики - присуждается ученым Института физики полупроводников СО РАН: в 2020 году ее получил заведующий лабораторией теоретической физики Александр Чаплик, в 2023-м - сотрудник той же лаборатории Матвей ЭНТИН. Доктору физико-математических наук М.Энтину премия присуждена за цикл работ «Теория фотогальванического эффекта в средах без центра инверсии», заложивших основу новой области физики и нового метода исследования твердых тел. Корреспондент «Поиска» встретился с награжденным.

- Матвей Вульфович, поздравляю Вас с наградой! Премия им. А.Ф.Иоффе присуждается раз в три года, и количество ее лауреатов в Вашей лаборатории доказывает высокий уровень сибирских исследований. Расскажите, пожалуйста, в чем суть работ, отмеченных премией?

- Я бы проиллюстрировал наши исследования детским рисунком. Дело в том, что на мысль о возможности возникновения фотогальванического эффекта за счет асимметрии электрон-фотонного взаимодействия меня навел… вибрационный транспортер. Будучи учеником 9-го класса, я проходил практику на заводе, где меня восхитило одно устройство, - сплошная металлическая лента, к которой под углом присоединены вибраторы. Они вибрируют, и детали, лежащие на ленте, едут вверх по транспортеру. Иными словами, возвратно-поступательное движение вибратора преобразуется в поступательное движение деталей.

В 1970-е годы в США появилась статья А.М.Гласса, проводившего эксперименты с ниобатом лития. Он установил, что при освещении этого сегнетоэлектрика в нем возникает незатухающий электрический ток. Пока идет свет, течет ток. Это и можно считать открытием фотогальванического эффекта в полупроводниках. В ниобате лития, как в любом материале сегнетоэлектрического класса, есть спонтанная поляризация. Она, можно сказать, является стрелкой, указывающей, в каком направлении течет ток.

В Новосибирском Академгородке подобными исследованиями занимались две группы: Виктора Белиничера и Бориса Стурмана из Института автоматики и электрометрии и наша. Помню, мы с В.Белиничером часами гуляли по вечернему Академгородку, обсуждали механизм фотогальванического эффекта, который оказался нетривиальным.

В.Белиничер и Б.Стурман начали рассчитывать одну конкретную модель, а мы с соавторами Эммануилом Баскиным, Львом Магариллом и Мироном Блохом - другую. И тут-то я вспомнил о вибрационном транспортере. Пришла мысль, что необходимым и достаточным условием для возникновения фотогальванического тока являются наличие неравновесности и возможность построения двух векторов - электрического поля световой волны из какого-то тензора, относящегося к кристаллу. Из теории групп следовало, что это тензор третьего ранга, без центра инверсии. Так была сформулирована идея о фотогальваническом эффекте в средах без центра инверсии, где направление фототока зависит от поляризации излучения. Эти работы были сделаны в 1977-1978 годах.

Вскоре я поехал на семинар в Ленинград докладывать результаты. И нашей работой очень заинтересовалась группа исследователей из Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе - Григорий Пикус и Еугениюс Ивченко. Они построили модель циркулярного фотогальванического эффекта, взяв в качестве материала теллур. Этот эффект иллюстрирует вторая картинка: у машины крутятся колеса (аналог круговой поляризации), а она движется поступательно (аналог тока).

Экспериментаторы нашего института, в частности, Александр Терехов и Виталий Альперович, стали проверять теорию фотогальванического эффекта на примере материала без центра инверсии - арсенида галлия. И появление такого тока было зафиксировано. А затем стали изучать механизмы возникновения электрического тока, направление которого зависит от поляризации света.

Сегодня созданное с нашим участием направление достаточно активно исследуется в физике полупроводников и в России, и за рубежом.

- А когда Вы решили заниматься теоретической физикой? Знаю, что среди Ваших учителей был ассистент Макса Борна и соратник Льва Ландау Юрий Румер.

- Когда я в 1962 году поступил в Новосибирский государственный университет, я уже хотел заниматься теоретической физикой, но другой областью - физикой элементарных частиц. Я был довольно продвинутым студентом, на первом семестре прочитал курс Ландау и Лифшица. И решил перескочить через курс. Деканом у нас тогда был Роальд Зиннурович Сагдеев. Я рассказал ему о своих планах. Он пригласил меня участвовать в его семинаре по теории плазмы и велел мне сдать «теорминимум» Ландау. Так я попал в теоретики.

Со мной вместе студентами у Р.Сагдеева были такие замечательные теоретики, как Алик Галеев, Володя Захаров и Алик Фридман, они учились несколькими курсами старше и все впоследствии стали академиками. Мне Роальд Зиннурович поручил построить теорию радиоизлучения атомного взрыва. Но эта работа ничем не кончилась - Р.Сагдеев потерял к ней интерес. Я полагаю, что люди, реально занятые в атомном проекте, к этому времени давно уже все расчеты сделали.

В начале 1964 года ко мне обратился Юрий Борисович Румер и предложил заниматься элементарными частицами. Я с радостью согласился - это была тематика, к которой я стремился еще в школе. Ю.Румер был яркой личностью, легендой Академгородка, другом Ландау, человеком, работавшим в Геттингене, сидевшим в шарашке вместе с Туполевым и Королёвым. (Когда Королёв приехал в Новосибирск, он разыскал Юрия Борисовича и пошел с ним по академическому начальству: «Пусть знают, кто такой Румер».) Но с Ю.Румером у меня работа не сложилась: он предложил мне заниматься теорией групп для элементарных частиц, что было далеко от моих интересов. И меня позвал к себе Валерий Леонидович Покровский, заведовавший лабораторией в Институте радиофизики и электроники, который возглавлял Ю.Румер. Он предложил мне заняться изучением твердых тел, что и положило конец моим метаниям.

Начало работы у В.Покровского тоже было непростым. В течение трех месяцев я почти ежедневно приходил в лабораторию и пытался обсудить с ним свою тему. Но он в это время занимался с Георгием Заславским, которого я тоже знал по семинару у Сагдеева, исследованием электронной структуры неупорядоченных систем. Они были так увлечены своей работой, что не обращали на меня внимания. Постепенно я стал встревать в их научные обсуждения. В итоге Валерий Леонидович предложил мне и Льву Магариллу, моему приятелю и однокурснику, изучить один предельный случай, который они с Заславским не разобрали в своем исследовании. Эта работа и стала моей первой публикацией. Стоит отметить, что в 1977 году за фундаментальные теоретические исследования по этой тематике получил Нобелевскую премию британский физик Невилл Фрэнсис Мотт. Так что работы сибирских физиков всегда были на мировом уровне.