Fyzici pozorují „viskózní kapalinu elektronů“ proudící v grafenu

Fyzici z University of Wisconsin v Madisonu pozorovali, jak se proud elektronů mění v analog

viskózní kapalina při kolizi s překážkami uvnitř vodiče. Výsledky studie byly zveřejněny v časopise Science.

Grafen je dvourozměrný uhlíkový materiál s tldo atomu uspořádaného do voštinového vzoru. Je to čistý elektrický vodič, ve kterém elektrony prakticky nekladou žádný odpor. Pro svůj experiment vědci přidali do grafenu překážky v kontrolovaných vzdálenostech a poté přes něj aplikovali elektrický proud.

Ve studii ukazujeme, jak náboj proudíkolem nečistoty a ve skutečnosti vidíme, jak tato nečistota blokuje proud a způsobuje odpor, což se dříve nedělalo, aby bylo možné rozlišit mezi toky plynných a kapalných elektronů.

Zach Krebs, postgraduální student na katedře fyziky na University of Wisconsin-Madison a spoluautor studie

Studie ukázala, že při teplotáchblízko absolutní nuly se elektrony v grafenu chovají jako plyn: pohybují se všemi směry a častěji narážejí do překážek, než aby se vzájemně ovlivňovaly. V této situaci je odpor vyšší a tok elektronů je relativně neefektivní, poznamenávají autoři.

Tepelná mapa umístění elektronů v grafenuukazuje, že při nižší teplotě (vlevo) se elektrony častěji srážejí s nečistotami (kruhy) a kanálem mezi nimi projde relativně méně z nich. Při vyšších teplotách (vpravo) se tok elektronů stává "kapalným", je méně pravděpodobné, že uvízne v nečistotách a lépe prochází kanálem. Obrázek: University of Wisconsin-Madison

Naopak při vyšších teplotách (cca.Elektrony o teplotě 77 K nebo –196 °C spolu začnou interagovat, v důsledku toho se začnou pohybovat jako viskózní (newtonská) tekutina. Tento proces připomíná řeku obtékající skálu. Současně je odpor v grafenu nižší a tok elektronů je efektivnější. Fyzici zjistili, že bez ohledu na vzdálenost mezi překážkami byl pokles napětí mnohem nižší při 77 K než při 4 K.

Výsledky této studie pomohou při vývoji nových materiálů s nízkou odolností, říkají vědci.

Přečtěte si více:

Nejde o Zemi: vědci vysvětlili, proč je sluneční soustava nejvzácnější

Dinosauři v bambusových korzetech byli nalezeni mezi artefakty expedice z počátku dvacátého století

Látka z „dědova vousu“ zlepšuje paměť a růst neuronů