Φυσικοί από το Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν στο Μάντισον παρατήρησαν πώς ένα ρεύμα ηλεκτρονίων μετατρέπεται σε ανάλογο
Το γραφένιο είναι ένα δισδιάστατο υλικό άνθρακα με πάχοςσε ένα άτομο διατεταγμένο σε μοτίβο κηρήθρας. Είναι ένας καθαρός ηλεκτρικός αγωγός στον οποίο τα ηλεκτρόνια δεν παρουσιάζουν σχεδόν καμία αντίσταση. Για το πείραμά τους, οι ερευνητές πρόσθεσαν εμπόδια σε ελεγχόμενες αποστάσεις στο γραφένιο και στη συνέχεια εφάρμοσαν ηλεκτρικό ρεύμα μέσω αυτού.
Στη μελέτη, δείχνουμε πώς ρέει το φορτίογύρω από την ακαθαρσία, και μάλιστα βλέπουμε πώς αυτή η ακαθαρσία μπλοκάρει το ρεύμα και προκαλεί αντίσταση, κάτι που δεν γινόταν πριν, ώστε να γίνει διάκριση μεταξύ αέριων και υγρών ροών ηλεκτρονίων.
Zach Krebs, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin-Madison και συν-συγγραφέας της μελέτης
Η μελέτη έδειξε ότι σε θερμοκρασίεςκοντά στο απόλυτο μηδέν, τα ηλεκτρόνια στο γραφένιο συμπεριφέρονται σαν αέριο: κινούνται προς όλες τις κατευθύνσεις και συγκρούονται με εμπόδια πιο συχνά παρά αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Σε αυτή την κατάσταση, η αντίσταση είναι υψηλότερη και η ροή των ηλεκτρονίων είναι σχετικά αναποτελεσματική, σημειώνουν οι συγγραφείς.
Θερμικός χάρτης της θέσης των ηλεκτρονίων στο γραφένιοδείχνει ότι σε χαμηλότερη θερμοκρασία (αριστερά), τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με ακαθαρσίες πιο συχνά (κύκλοι) και σχετικά λιγότερα από αυτά διέρχονται από το κανάλι μεταξύ τους. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες (δεξιά), η ροή των ηλεκτρονίων γίνεται «υγρή», λιγότερο πιθανό να κολλήσει σε ακαθαρσίες και να περάσει καλύτερα από το κανάλι. Εικόνα: University of Wisconsin–Madison
Αντίθετα, σε υψηλότερες θερμοκρασίες (περ.Τα ηλεκτρόνια 77 K, ή –196 °C) αρχίζουν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να αρχίζουν να κινούνται σαν ένα παχύρρευστο (νευτώνειο) ρευστό. Αυτή η διαδικασία μοιάζει με ένα ποτάμι που ρέει γύρω από ένα βράχο. Ταυτόχρονα, η αντίσταση στο γραφένιο είναι χαμηλότερη και η ροή των ηλεκτρονίων είναι πιο αποτελεσματική. Οι φυσικοί διαπίστωσαν ότι ανεξάρτητα από την απόσταση μεταξύ των εμποδίων, η πτώση τάσης ήταν πολύ χαμηλότερη στους 77 Κ από ό,τι στους 4 Κ.
Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης θα βοηθήσουν στην ανάπτυξη νέων υλικών με χαμηλή αντίσταση, λένε οι επιστήμονες.
Διαβάστε περισσότερα:
Δεν πρόκειται για τη Γη: οι επιστήμονες εξήγησαν γιατί το ηλιακό σύστημα είναι το πιο σπάνιο
Δεινόσαυροι σε κορσέδες από μπαμπού βρέθηκαν ανάμεσα στα αντικείμενα της αποστολής των αρχών του εικοστού αιώνα
Ουσία από τα «γένια του παππού» βελτιώνει τη μνήμη και την ανάπτυξη των νευρώνων