لاحظ فيزيائيون من جامعة ويسكونسن في ماديسون كيف يتحول تيار من الإلكترونات إلى نظير
الجرافين مادة كربونية ثنائية الأبعاد بسمكفي ذرة مرتبة في نمط قرص العسل. إنه موصل كهربائي خالص لا تتعرض فيه الإلكترونات عمليًا لأي مقاومة. في تجربتهم ، أضاف الباحثون عوائق على مسافات محددة إلى الجرافين ثم طبقوا تيارًا كهربائيًا من خلاله.
في الدراسة ، نوضح كيف تتدفق الشحنةحول النجاسة ، وفي الحقيقة نرى كيف أن هذه النجاسة تسد التيار وتسبب مقاومة لم تكن موجودة من قبل ، وذلك للتمييز بين تدفقات الإلكترونات الغازية والسائلة.
زاك كريبس ، طالب دراسات عليا في قسم الفيزياء بجامعة ويسكونسن ماديسون ومؤلف مشارك للدراسة
أظهرت الدراسة أنه في درجات الحرارةبالقرب من الصفر المطلق ، تتصرف الإلكترونات في الجرافين مثل الغاز: فهي تتحرك في جميع الاتجاهات وتصطدم بالعوائق أكثر من تفاعلها مع بعضها البعض. لاحظ المؤلفون في هذه الحالة أن المقاومة أعلى ويكون تدفق الإلكترون غير فعال نسبيًا.
خريطة حرارية لموقع الإلكترونات في الجرافينيوضح أنه عند درجة حرارة منخفضة (على اليسار) ، تصطدم الإلكترونات بالشوائب في كثير من الأحيان (دوائر) ، ويمر عدد أقل نسبيًا منها عبر القناة بينهما. في درجات الحرارة المرتفعة (يمينًا) ، يصبح تدفق الإلكترون "سائلًا" ، ويقل احتمال أن يعلق في الشوائب ويمر بشكل أفضل عبر القناة. الصورة: جامعة ويسكونسن ماديسون
على العكس من ذلك، عند درجات حرارة أعلى (حوالي.تبدأ الإلكترونات عند درجة حرارة 77 كلفن، أو -196 درجة مئوية) في التفاعل مع بعضها البعض، ونتيجة لذلك تبدأ في التحرك مثل السائل اللزج (النيوتوني). تشبه هذه العملية نهرًا يتدفق حول صخرة. وفي الوقت نفسه، تكون مقاومة الجرافين أقل، ويكون تدفق الإلكترونات أكثر كفاءة. وجد الفيزيائيون أنه بغض النظر عن المسافة بين العوائق، فإن انخفاض الجهد كان أقل بكثير عند 77 كلفن منه عند 4 كلفن.
يقول العلماء إن نتائج هذه الدراسة ستساعد في تطوير مواد جديدة ذات مقاومة منخفضة.
قراءة المزيد:
لا يتعلق الأمر بالأرض: أوضح العلماء سبب ندرة النظام الشمسي
تم العثور على ديناصورات في مشدات الخيزران من بين القطع الأثرية للرحلة الاستكشافية في أوائل القرن العشرين
مادة من "لحية الجد" تحسن الذاكرة ونمو الخلايا العصبية