Fysikere fra University of Wisconsin i Madison observerede, hvordan en strøm af elektroner bliver til en analog
Grafen er et todimensionelt kulstofmateriale med en tykkelsetil et atom arrangeret i et bikagemønster. Det er en ren elektrisk leder, hvor elektronerne praktisk talt ikke oplever nogen modstand. Til deres eksperiment tilføjede forskerne forhindringer på kontrollerede afstande til grafen og påførte derefter en elektrisk strøm gennem det.
I undersøgelsen viser vi, hvordan ladningen flyderomkring urenheden, og faktisk ser vi hvordan denne urenhed blokerer for strømmen og forårsager modstand, hvilket man ikke gjorde før, for at kunne skelne mellem gasformige og flydende elektronstrømme.
Zach Krebs, kandidatstuderende ved Institut for Fysik ved University of Wisconsin-Madison og medforfatter af undersøgelsen
Undersøgelsen viste, at ved temperaturertæt på det absolutte nul, opfører elektronerne i grafen sig som en gas: de bevæger sig i alle retninger og kolliderer med forhindringer oftere end interagerer med hinanden. I denne situation er modstanden højere, og elektronstrømmen er relativt ineffektiv, bemærker forfatterne.
Varmekort over placeringen af elektroner i grafenviser, at ved lavere temperatur (venstre) kolliderer elektroner oftere med urenheder (cirkler), og relativt færre af dem passerer gennem kanalen mellem dem. Ved højere temperaturer (til højre) bliver elektronstrømmen "flydende", mindre tilbøjelig til at sidde fast i urenheder og bedre passere gennem kanalen. Billede: University of Wisconsin–Madison
Tværtimod ved højere temperaturer (ca.77 K, eller –196 °C) elektroner begynder at interagere med hinanden, som et resultat, de begynder at bevæge sig som en tyktflydende (Newtonsk) væske. Denne proces ligner en flod, der flyder rundt om en sten. Samtidig er modstanden i grafen lavere, og strømmen af elektroner er mere effektiv. Fysikere fandt ud af, at uanset afstanden mellem forhindringer var spændingsfaldet meget lavere ved 77 K end ved 4 K.
Resultaterne af denne undersøgelse vil hjælpe med udviklingen af nye materialer med lav modstand, siger videnskabsmænd.
Læs mere:
Det handler ikke om Jorden: Forskere forklarede, hvorfor solsystemet er det sjældneste
Dinosaurer i bambuskorsetter blev fundet blandt artefakter fra ekspeditionen i det tidlige tyvende århundrede
Stof fra "bedstefars skæg" forbedrer hukommelsen og neuronal vækst