Fizycy z University of Wisconsin-Madison zaobserwowali, jak przepływ elektronów zamienia się w analog
Grafen to dwuwymiarowy materiał węglowy o grubościw atom ułożony we wzór plastra miodu. Jest to czysty przewodnik elektryczny, w którym elektrony praktycznie nie napotykają oporu. W swoim eksperymencie naukowcy dodali do grafenu przeszkody w kontrolowanych odległościach, a następnie przepuścili przez nie prąd elektryczny.
W badaniu pokazujemy, jak przepływa ładunekwokół zanieczyszczenia i faktycznie widzimy, jak to zanieczyszczenie blokuje prąd i powoduje opór, czego wcześniej nie robiono, aby rozróżnić gazowe i ciekłe przepływy elektronów.
Zach Krebs, absolwent Wydziału Fizyki Uniwersytetu Wisconsin-Madison i współautor badania
Badanie wykazało, że w tempW pobliżu zera absolutnego elektrony w grafenie zachowują się jak gaz: poruszają się we wszystkich kierunkach i częściej zderzają się z przeszkodami niż oddziałują ze sobą. W tej sytuacji opór jest większy, a przepływ elektronów stosunkowo niewydajny - zauważają autorzy.
Mapa cieplna położenia elektronów w grafeniepokazuje, że w niższej temperaturze (po lewej) elektrony częściej zderzają się z zanieczyszczeniami (kółka), a relatywnie mniej z nich przechodzi przez kanał między nimi. W wyższych temperaturach (po prawej) przepływ elektronów staje się „płynny”, mniej podatny na utknięcie w zanieczyszczeniach i lepiej przechodzi przez kanał. Zdjęcie: Uniwersytet Wisconsin-Madison
Natomiast w wyższych temperaturach (ok.77 K, czyli –196°C) elektrony zaczynają ze sobą oddziaływać, w wyniku czego zaczynają poruszać się jak lepki płyn (newtonowski). Proces ten przypomina rzekę płynącą wokół skały. Jednocześnie opór w grafenie jest niższy, a przepływ elektronów bardziej efektywny. Fizycy odkryli, że niezależnie od odległości między przeszkodami, spadek napięcia przy 77 K był znacznie niższy niż przy 4 K.
Naukowcy twierdzą, że wyniki tych badań pomogą w opracowaniu nowych materiałów o niskiej odporności.
Czytaj więcej:
Tu nie chodzi o Ziemię: naukowcy wyjaśnili, dlaczego Układ Słoneczny jest najrzadszy
Dinozaury w bambusowych gorsetach znaleziono wśród artefaktów wyprawy z początku XX wieku
Substancja z „dziadkowej brody” poprawia pamięć i wzrost neuronów