Fyzici z University of Wisconsin v Madisone pozorovali, ako sa prúd elektrónov mení na analóg
Grafén je dvojrozmerný uhlíkový materiál s hrúbkoudo atómu usporiadaného do včelieho plástu. Je to čistý elektrický vodič, v ktorom elektróny nepociťujú prakticky žiadny odpor. Pre svoj experiment vedci pridali do grafénu prekážky v kontrolovaných vzdialenostiach a potom cez neho aplikovali elektrický prúd.
V štúdii ukazujeme, ako prúdi nábojokolo nečistoty a v skutočnosti vidíme, ako táto nečistota blokuje prúd a spôsobuje odpor, čo sa predtým nerobilo, aby sa rozlíšili toky elektrónov v plyne a v kvapaline.
Zach Krebs, postgraduálny študent na Katedre fyziky na University of Wisconsin-Madison a spoluautor štúdie
Štúdia ukázala, že pri teplotáchblízko absolútnej nuly sa elektróny v graféne správajú ako plyn: pohybujú sa vo všetkých smeroch a častejšie narážajú do prekážok, než by sa navzájom ovplyvňovali. V tejto situácii je odpor vyšší a tok elektrónov je relatívne neefektívny, poznamenávajú autori.
Tepelná mapa umiestnenia elektrónov v graféneukazuje, že pri nižšej teplote (vľavo) sa elektróny častejšie zrážajú s nečistotami (kruhy) a kanálom medzi nimi ich prejde relatívne menej. Pri vyšších teplotách (vpravo) sa tok elektrónov stáva "kvapalným", je menej pravdepodobné, že uviazne v nečistotách a lepšie prejde kanálom. Obrázok: University of Wisconsin – Madison
Naopak, pri vyšších teplotách (cca.77 K alebo –196 °C) elektróny začnú navzájom interagovať, v dôsledku čoho sa začnú pohybovať ako viskózna (newtonovská) tekutina. Tento proces pripomína rieku tečúcu okolo skaly. Zároveň je odpor v graféne nižší a tok elektrónov je efektívnejší. Fyzici zistili, že bez ohľadu na vzdialenosť medzi prekážkami bol pokles napätia oveľa nižší pri 77 K ako pri 4 K.
Výsledky tejto štúdie pomôžu pri vývoji nových materiálov s nízkou odolnosťou, tvrdia vedci.
Čítaj viac:
Nejde o Zem: vedci vysvetlili, prečo je slnečná sústava najvzácnejšia
Dinosaury v bambusových korzetoch boli nájdené medzi artefaktmi expedície zo začiatku dvadsiateho storočia
Látka z "dedovej brady" zlepšuje pamäť a rast neurónov