매디슨 위스콘신 대학의 물리학자들은 전자 흐름이 어떻게 아날로그로 변하는지 관찰했습니다.
그래핀은 두께가 있는 2차원 탄소 소재입니다.벌집 모양으로 배열된 원자로. 전자가 실제로 저항을 경험하지 않는 순수한 전기 전도체입니다. 실험을 위해 연구원들은 제어된 거리에 그래핀에 장애물을 추가한 다음 이를 통해 전류를 가했습니다.
연구에서 전하가 어떻게 흐르는지 보여줍니다.불순물 주변에서 실제로 우리는 이 불순물이 어떻게 전류를 차단하고 저항을 일으키는지 봅니다. 이는 기체 전자 흐름과 액체 전자 흐름을 구별하기 위해 이전에는 수행되지 않았습니다.
Zach Krebs, University of Wisconsin-Madison 물리학과 대학원생이자 연구 공동 저자
연구는 온도에서절대 영도에 가까워지면 그래핀의 전자는 기체처럼 행동합니다. 전자는 모든 방향으로 움직이고 서로 상호작용하는 것보다 더 자주 장애물과 충돌합니다. 이 상황에서 저항은 더 높고 전자 흐름은 상대적으로 비효율적이라고 저자는 지적합니다.
그래핀의 전자 위치에 대한 히트 맵낮은 온도에서(왼쪽) 전자가 불순물과 더 자주 충돌하고(원) 비교적 적은 수의 전자가 불순물 사이의 채널을 통과함을 보여줍니다. 더 높은 온도(오른쪽)에서 전자 흐름은 "액체"가 되어 불순물에 덜 걸리고 채널을 더 잘 통과합니다. 이미지: 위스콘신 대학교 매디슨
반대로 더 높은 온도에서는(약 100℃)77K 또는 -196°C) 전자는 서로 상호 작용하기 시작하여 점성(뉴턴) 유체처럼 움직이기 시작합니다. 이 과정은 바위 주위를 흐르는 강과 비슷합니다. 동시에, 그래핀의 저항은 더 낮고 전자의 흐름은 더 효율적입니다. 물리학자들은 장애물 사이의 거리에 관계없이 4K보다 77K에서 전압 강하가 훨씬 낮다는 것을 발견했습니다.
이번 연구 결과는 저항이 낮은 신소재 개발에 도움이 될 것이라고 과학자들은 말한다.
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