פיזיקאים מאוניברסיטת ויסקונסין במדיסון צפו כיצד זרם אלקטרונים הופך לאנלוגי
גרפן הוא חומר פחמן דו מימדי בעל עובילאטום מסודר בתבנית חלת דבש. זהו מוליך חשמלי טהור שבו האלקטרונים אינם חווים כמעט התנגדות. לצורך הניסוי שלהם הוסיפו החוקרים מכשולים במרחקים מבוקרים לגרפן ולאחר מכן הפעילו זרם חשמלי דרכו.
במחקר אנו מראים כיצד זורם המטעןסביב הטומאה, ולמעשה אנו רואים כיצד הטומאה הזו חוסמת את הזרם וגורמת להתנגדות, מה שלא נעשה קודם לכן, על מנת להבחין בין זרימת אלקטרונים גזי לנוזל.
זאק קרבס, סטודנט לתואר שני במחלקה לפיזיקה באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון ומחבר שותף של המחקר
המחקר הראה כי בטמפרטורותקרוב לאפס המוחלט, האלקטרונים בגרפן מתנהגים כמו גז: הם נעים לכל הכיוונים ומתנגשים במכשולים לעתים קרובות יותר מאשר באינטראקציה זה עם זה. במצב זה, ההתנגדות גבוהה יותר וזרימת האלקטרונים אינה יעילה יחסית, מציינים המחברים.
מפת חום של מיקומם של אלקטרונים בגרפןמראה שבטמפרטורה נמוכה יותר (משמאל), אלקטרונים מתנגשים בזיהומים לעתים קרובות יותר (מעגלים), ופחות מהם עוברים באופן יחסי בתעלה שביניהם. בטמפרטורות גבוהות יותר (מימין), זרימת האלקטרונים הופכת ל"נוזלית", פחות סביר להיתקע בזיהומים ולעבור טוב יותר בערוץ. תמונה: אוניברסיטת ויסקונסין–מדיסון
להיפך, בטמפרטורות גבוהות יותר (כ.אלקטרונים של 77 K, או -196 מעלות צלזיוס) מתחילים ליצור אינטראקציה זה עם זה, כתוצאה מכך הם מתחילים לנוע כמו נוזל צמיג (ניוטוני). תהליך זה דומה לנהר הזורם סביב סלע. יחד עם זאת, ההתנגדות בגרפן נמוכה יותר, וזרימת האלקטרונים יעילה יותר. פיזיקאים גילו שללא קשר למרחק בין מכשולים, ירידת המתח הייתה נמוכה בהרבה ב-77 K מאשר ב-4 K.
תוצאות המחקר הזה יסייעו בפיתוח של חומרים חדשים בעלי עמידות נמוכה, אומרים מדענים.
קרא עוד:
זה לא קשור לכדור הארץ: מדענים הסבירו מדוע מערכת השמש היא הנדירה ביותר
בין חפצי המשלחת של תחילת המאה העשרים נמצאו דינוזאורים בממחכי במבוק
חומר מ"זקנו של סבא" משפר את הזיכרון ואת הצמיחה הנוירונית