A Wisconsin-Madison Egyetem fizikusai megfigyelték, hogyan alakul át az elektronok áramlása analóggá
A grafén egy kétdimenziós, vastagságú szénanyagméhsejtmintázatba rendezett atommá. Ez egy tiszta elektromos vezető, amelyben az elektronok gyakorlatilag nem tapasztalnak ellenállást. Kísérletükhöz a kutatók ellenőrzött távolságban akadályokat adtak a grafénhez, majd elektromos áramot vezettek át rajta.
A tanulmányban megmutatjuk, hogyan folyik a töltésa szennyeződés körül, és valójában azt látjuk, hogy ez a szennyeződés blokkolja az áramot és ellenállást okoz, amit korábban nem tettek meg, hogy megkülönböztessük a gáznemű és a folyékony elektronáramlást.
Zach Krebs, a Wisconsin-Madison Egyetem Fizikai Tanszékének végzős hallgatója és a tanulmány társszerzője
A tanulmány kimutatta, hogy hőmérsékletenközel az abszolút nullához, a grafén elektronjai gázként viselkednek: minden irányba mozognak, és gyakrabban ütköznek akadályokkal, mint egymással. Ebben a helyzetben az ellenállás nagyobb, az elektronáramlás pedig viszonylag nem hatékony – jegyzik meg a szerzők.
Az elektronok elhelyezkedésének hőtérképe a grafénbenábra mutatja, hogy alacsonyabb hőmérsékleten (balra) az elektronok gyakrabban ütköznek szennyeződésekkel (körök), és viszonylag kevesebben haladnak át a köztük lévő csatornán. Magasabb hőmérsékleten (jobbra) az elektronáramlás "folyékony lesz", kevésbé valószínű, hogy megakad a szennyeződésekben, és jobban áthalad a csatornán. Kép: University of Wisconsin–Madison
Éppen ellenkezőleg, magasabb hőmérsékleten (kb.A 77 K vagy –196 °C hőmérsékletű elektronok kölcsönhatásba lépnek egymással, ennek eredményeként viszkózus (newtoni) folyadékként kezdenek mozogni. Ez a folyamat egy szikla körül folyó folyóhoz hasonlít. Ugyanakkor a grafén ellenállása kisebb, és az elektronok áramlása hatékonyabb. A fizikusok azt találták, hogy az akadályok közötti távolságtól függetlenül a feszültségesés sokkal kisebb volt 77 K-en, mint 4 K-en.
A tudósok szerint ennek a tanulmánynak az eredményei segítenek új, alacsony ellenállású anyagok kifejlesztésében.
Olvass tovább:
Nem a Földről van szó: a tudósok elmagyarázták, miért a Naprendszer a legritkább
Bambuszfűzős dinoszauruszokat találtak a huszadik század eleji expedíció műtárgyai között
A "nagyapa szakállából" származó anyag javítja a memóriát és az idegsejtek növekedését