นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินแมดิสันสังเกตว่าการไหลของอิเล็กตรอนกลายเป็นอะนาล็อกได้อย่างไร
กราฟีนเป็นวัสดุคาร์บอนสองมิติที่มีความหนาเป็นอะตอมที่เรียงตัวกันเป็นรูปรังผึ้ง เป็นตัวนำไฟฟ้าบริสุทธิ์ที่อิเล็กตรอนไม่มีความต้านทาน สำหรับการทดลอง นักวิจัยได้เพิ่มสิ่งกีดขวางในระยะทางที่ควบคุมได้ให้กับกราฟีน แล้วใช้กระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไป
ในการศึกษา เราได้แสดงให้เห็นว่าประจุไหลอย่างไรรอบๆ สิ่งเจือปน และในความเป็นจริง เราจะเห็นว่าสิ่งเจือปนนี้ปิดกั้นกระแสและทำให้เกิดความต้านทานได้อย่างไร ซึ่งไม่เคยมีมาก่อน เพื่อที่จะแยกความแตกต่างระหว่างการไหลของอิเล็กตรอนที่เป็นก๊าซและของเหลว
Zach Krebs นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาภาควิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยวิสคอนซินแมดิสันและผู้เขียนร่วมของการศึกษา
จากการศึกษาพบว่าที่อุณหภูมิใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ อิเล็กตรอนในกราฟีนมีพฤติกรรมเหมือนก๊าซ พวกมันเคลื่อนที่ไปทุกทิศทางและชนกับสิ่งกีดขวางบ่อยกว่าที่จะมีปฏิกิริยาต่อกัน ในสถานการณ์เช่นนี้ ความต้านทานจะสูงขึ้นและการไหลของอิเล็กตรอนค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพ ผู้เขียนทราบ
แผนที่ความร้อนของตำแหน่งของอิเล็กตรอนในกราฟีนแสดงให้เห็นว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่า (ซ้าย) อิเล็กตรอนจะชนกับสิ่งเจือปนบ่อยกว่า (วงกลม) และอิเล็กตรอนจะผ่านช่องระหว่างสิ่งเจือปนได้น้อยกว่า ที่อุณหภูมิสูงขึ้น (ขวา) การไหลของอิเล็กตรอนจะกลายเป็น "ของเหลว" ซึ่งมีโอกาสติดอยู่ในสิ่งเจือปนน้อยลงและผ่านช่องทางได้ดีขึ้น ภาพ: มหาวิทยาลัยวิสคอนซินแมดิสัน
ในทางตรงกันข้าม ที่อุณหภูมิสูงขึ้น (ประมาณ.อิเล็กตรอน 77 K หรือ –196 °C เริ่มมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ผลที่ตามมาคือพวกมันเริ่มเคลื่อนที่เหมือนของเหลวที่มีความหนืด (นิวตัน) กระบวนการนี้มีลักษณะคล้ายแม่น้ำที่ไหลรอบๆ ก้อนหิน ในขณะเดียวกัน ความต้านทานในกราฟีนก็ต่ำกว่า และการไหลของอิเล็กตรอนก็มีประสิทธิภาพมากขึ้น นักฟิสิกส์พบว่าไม่ว่าระยะห่างระหว่างสิ่งกีดขวางจะเป็นอย่างไร แรงดันไฟตกที่ 77 K จะต่ำกว่าที่ 4 K มาก
ผลการศึกษานี้จะช่วยในการพัฒนาวัสดุใหม่ที่มีความต้านทานต่ำ นักวิทยาศาสตร์กล่าว
อ่านเพิ่มเติม:
มันไม่เกี่ยวกับโลก: นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าเหตุใดระบบสุริยะจึงเป็นสิ่งที่หายากที่สุด
พบไดโนเสาร์ในเครื่องรัดไม้ไผ่ในสิ่งประดิษฐ์ของการเดินทางในช่วงต้นศตวรรษที่ยี่สิบ
สารจาก "เคราปู่" ช่วยเพิ่มความจำและการเจริญเติบโตของเส้นประสาท