Elektronai, tekantys kaip skystis grafte, pradeda naują fizikos bangą

Monet Elektronai (3D animation experimental) (Liepa 2019).

Anonim

Mokslininkai pastebėjo, kad neįprastas elektronų judėjimas grafte yra naujas kontūro medžiagų fizikos supratimas.

Grafenas daug kartų yra daugiau laidžios nei vario ačiū, iš dalies, jo dvimatėje struktūroje. Daugumoje metalų laidumą riboja kristalų netobulumai, dėl kurių elektronai dažnai skleidžia biliardo kamuoliukus, kai jie judeda per medžiagą.

Dabar pastabos eksperimentuose Nacionaliniame Grafeno institute suteikė esminį supratimą apie savotišką elektronų srautų, esančių grafte, elgseną, į kuriuos reikia atsižvelgti rengiant būsimas nanotechnologines grandines.

Kai kuriose aukštos kokybės medžiagose, pvz., Grafeenyje, elektronai gali judėti mikronų atstumu be išpjaustymo, padidindami laidumą pagal užsakymą. Šis vadinamasis balistinis režimas nustato maksimalų galimą laidumą bet kokiam įprastam metalui, kurį apibrėžia Landauero-Buttikerio formalizmas.

Mančesterio universiteto mokslininkai, bendradarbiaudami su profesoriaus Marco Polini ir profesoriumi Leonido Levitovo vadovaujamais teoriniais fizikais, atrodo šiandien gamtos fizikoje, parodo, kad gramafone gali būti pažeista pagrindinė Limauerio riba. Dar daugiau įdomu yra už tai atsakingas mechanizmas.

Praėjusiais metais naujas laukas kietojo kūno fizikoje, pavadintas "elektronų hidrodinamika", sukėlė didelį mokslinį susidomėjimą. Trys skirtingi eksperimentai, įskaitant vieną, kurį atliko Mančesterio universitetas, parodė, kad esant tam tikroms temperatūroms elektronai susiduria tarpusavyje, todėl dažnai jie pradeda srautą kartu kaip klampus skystis.

Naujasis tyrimas rodo, kad šis klampus skystis yra dar labiau laidus nei balistinių elektronų. Rezultatas yra gana priešingos intuityvios, nes paprastai išsibarsčiusios įvykiai mažina medžiagos laidumą, nes jie slopina judėjimą kristaluose. Tačiau kai elektronai susiduria vienas su kitu, jie pradeda dirbti kartu ir palengvina srovės srautą.

Taip atsitinka, nes kai kurie elektronai lieka šalia kristalo kraštų, kur didžiausias impulsų išsisklaidymas, ir judėti gana lėtai. Tuo pačiu metu jie apsaugo kaimyninius elektronus nuo susidūrimo su tais regionais. Dėl to kai kurie elektronai tampa labai balistiniais, nes jų draugai vadovauja per kanalą.

Ponas Andrėjus Geimas sakė: "Iš mokyklos mes žinome, kad papildomas sutrikimas visada sukuria papildomą elektrinį atsparumą. Šiuo atveju dėl elektronų išsisklaidymo sukelto sutrikimo iš tikrųjų sumažėja, o ne padidėja pasipriešinimas. Tai yra unikalus ir gana priešingus: elektronai, sudedantys skysčio pradžią, dauginančią greičiau nei jei jie būtų laisvi, tarsi vakuume ".

Mokslininkai išmatuojasi grafeno siaurėjimų atsparumą ir nustatė, kad dėl temperatūros didėjimo jie mažėja, skirtingai nuo įprasto metalo elgesio, kurio tikimasi leisti graphene.

Ištyrus, kaip pasipriešinimas tarp susiaurėjimų kinta priklausomai nuo temperatūros, mokslininkai atskleidė naują fizinį kiekį, kurį jie pavadino klampiu laidumu. Matavimai leido jiems nustatyti elektronų klampumą tokiu dideliu tikslumu, kad išgautos vertės parodė nepaprastą kiekybinį susitarimą su teorija.

menu
menu