Des physiciens de l'Université du Wisconsin à Madison ont observé comment un flux d'électrons se transforme en un flux analogique
Le graphène est un matériau carboné bidimensionnel d'une épaisseuren un atome disposé en nid d'abeille. C'est un conducteur électrique pur dans lequel les électrons ne rencontrent pratiquement aucune résistance. Pour leur expérience, les chercheurs ont ajouté des obstacles à des distances contrôlées au graphène, puis ont appliqué un courant électrique à travers celui-ci.
Dans l'étude, nous montrons comment la charge circuleautour de l'impureté, et en fait on voit comment cette impureté bloque le courant et provoque une résistance, ce qui n'était pas fait auparavant, afin de distinguer les flux d'électrons gazeux et liquides.
Zach Krebs, étudiant diplômé au Département de physique de l'Université du Wisconsin-Madison et co-auteur de l'étude
L'étude a montré qu'à des températuresproches du zéro absolu, les électrons du graphène se comportent comme un gaz : ils se déplacent dans tous les sens et se heurtent plus souvent aux obstacles qu'ils n'interagissent entre eux. Dans cette situation, la résistance est plus élevée et le flux d'électrons est relativement inefficace, notent les auteurs.
Carte thermique de l'emplacement des électrons dans le graphènemontre qu'à basse température (à gauche), les électrons entrent plus souvent en collision avec des impuretés (cercles), et relativement moins d'entre eux traversent le canal qui les sépare. A des températures plus élevées (à droite), le flux d'électrons devient "liquide", moins susceptible de se coincer dans les impuretés et mieux traverser le canal. Image : Université du Wisconsin-Madison
Au contraire, à des températures plus élevées (env.77 K, ou –196 °C), les électrons commencent à interagir les uns avec les autres, en conséquence ils commencent à se déplacer comme un fluide visqueux (newtonien). Ce processus ressemble à une rivière coulant autour d’un rocher. Dans le même temps, la résistance du graphène est plus faible et le flux d’électrons est plus efficace. Les physiciens ont découvert que quelle que soit la distance entre les obstacles, la chute de tension était bien inférieure à 77 K qu’à 4 K.
Les résultats de cette étude aideront au développement de nouveaux matériaux à faible résistance, selon les scientifiques.
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