Лента TH Новости Альтернативная энергетика


Электроны, текущие подобно жидкости в графене, создали новую область в физике

∴ 164

Новое понимание физики проводящих материалов было раскрыто учеными, наблюдавшими необычное движение электронов в графене.

816

Графен во много раз более проводящий, чем медь, частично благодаря своей двумерной структуре. В большинстве металлов проводимость ограничена несовершенствами кристаллов, которые заставляют электроны рассеиваться, когда они перемещаются по материалу.

Эксперименты в Национальном институте графена обеспечили существенное понимание особенностей поведения электронов, которые необходимо учитывать при проектировании будущих наноэлектронных схем.

В некоторых высококачественных материалах, таких как графен, электроны могут перемещаться на микроскопические расстояния без рассеяния, на порядок улучшая проводимость. Этот так называемый баллистический режим налагает максимально возможную проводимость для любого нормального металла.

Исследователи из Манчестерского университета, в сотрудничестве с физиками-теоретиками во главе с профессором Марко Полини и профессором Леонидом Левитовым показали, что фундаментальный предел Ландауэра может быть нарушен в графене. Еще более увлекательным является механизм, ответственный за это.

В прошлом году новая область физики твердого тела, названная «электронной гидродинамикой», породила огромный научный интерес. Три разных эксперимента, в том числе один, выполненный Манчестерским университетом, показали , что при определенных температурах электроны сталкиваются друг с другом так часто, что они начинают течь вместе как вязкая жидкость.

Новое исследование показывает, что эта вязкая жидкость еще более проводящая, чем простые электроны. Результат скорее противоречит интуиции, так как обычно события рассеяния влияют на понижение проводимости материала, поскольку они препятствуют движению внутри кристалла. Однако, когда электроны сталкиваются друг с другом, они начинают работать вместе и ослабляют ток.

Это происходит потому, что некоторые электроны остаются вблизи краев кристаллов, где диссипация импульса является самой высокой и движется довольно медленно. В то же время они защищают соседние электроны от столкновения с этими регионами. Следовательно, некоторые электроны становятся сверхбыстрыми, поскольку они направляются через канал своими друзьями.

Изучая, как сопротивление через сужения изменяется с температурой, ученые обнаружили новую физическую величину, которую они назвали вязкой проводимостью. Измерения позволили им настолько точно определить вязкость электронов, что полученные значения показали значительное согласие с теорией.

Филипп Дончев