Físicos da Universidade de Wisconsin-Madison observaram como um fluxo de elétrons se transforma em um fluxo analógico
O grafeno é um material de carbono bidimensional com uma espessuraem um átomo organizado em um padrão de favo de mel. É um condutor elétrico puro no qual os elétrons praticamente não experimentam resistência. Para o experimento, os pesquisadores adicionaram obstáculos a distâncias controladas ao grafeno e aplicaram uma corrente elétrica através dele.
No estudo, mostramos como a carga fluiem torno da impureza, e de fato vemos como essa impureza bloqueia a corrente e causa resistência, o que não foi feito antes, a fim de distinguir entre fluxos de elétrons gasosos e líquidos.
Zach Krebs, aluno de pós-graduação do Departamento de Física da Universidade de Wisconsin-Madison e coautor do estudo
O estudo mostrou que em temperaturasperto do zero absoluto, os elétrons no grafeno se comportam como um gás: eles se movem em todas as direções e colidem com obstáculos com mais frequência do que interagem entre si. Nessa situação, a resistência é maior e o fluxo de elétrons é relativamente ineficiente, observam os autores.
Mapa de calor da localização dos elétrons no grafenomostra que em temperaturas mais baixas (esquerda), os elétrons colidem com as impurezas com mais frequência (círculos) e relativamente menos deles passam pelo canal entre eles. Em temperaturas mais altas (à direita), o fluxo de elétrons se torna "líquido", menos propenso a ficar preso em impurezas e passar melhor pelo canal. Imagem: Universidade de Wisconsin-Madison
Pelo contrário, a temperaturas mais elevadas (aprox.77 K, ou –196 °C) os elétrons começam a interagir uns com os outros e, como resultado, começam a se mover como um fluido viscoso (newtoniano). Este processo se assemelha a um rio fluindo ao redor de uma rocha. Ao mesmo tempo, a resistência do grafeno é menor e o fluxo de elétrons é mais eficiente. Os físicos descobriram que, independentemente da distância entre os obstáculos, a queda de tensão era muito menor em 77 K do que em 4 K.
Os resultados desse estudo ajudarão no desenvolvimento de novos materiais com baixa resistência, dizem os cientistas.
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