Физики наблюдали «вязкую жидкость из электронов», текущую в графене

Ученые впервые напрямую измерили «жидкий поток» электронов в графене с нанометровым разрешением.

Физики из Висконсинского университета в Мадисоне наблюдали, как поток электронов превращается в аналог вязкой жидкости при столкновении с препятствиями внутри проводника. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Графен — двумерный материал из углерода толщиной в атом, расположенный в виде сот. Он представляет собой чистый электрический проводник, в котором электроны практически не испытывают сопротивления. Для своего эксперимента исследователи добавили в графен препятствия, расположенные на контролируемых расстояниях, а затем подали через него электрический ток.

В исследовании мы показываем, как заряд течет вокруг примеси, и на самом деле видим, как эта примесь блокирует ток и вызывает сопротивление, чего раньше не делали, чтобы различать газообразный и жидкий потоки электронов.

Зак Кребс, аспирант физического факультета Висконсинского университета в Мадисоне и соавтор исследования

Исследование показало, что при температурах, близких к абсолютному нулю, электроны в графене ведут себя как газ: они перемещаются во всех направлениях и чаще сталкиваются с препятствиями, чем взаимодействуют друг с другом. В этой ситуации сопротивление выше, и поток электронов относительно неэффективен, отмечают авторы работы.

Тепловая карта расположения электронов в графене показывает, что при более низкой температуре (слева) электроны чаще сталкиваются с примесями (кружки), и относительно меньшее их количество проходит через канал между ними. При более высоких температурах (справа) поток электронов становится «жидким», реже застревает в примесях и лучше проходит по каналу. Изображение: University of Wisconsin–Madison

Напротив, при более высоких температурах (около 77 К, или –196 °С) электроны начинают взаимодействовать друг с другом, в результате они начинают двигаться подобно вязкой (ньютоновской) жидкости. Этот процесс напоминает реку, которая обтекает скалу. При этом сопротивление в графене ниже, а поток электронов более эффективен. Физики установили, что вне зависимости от расстояния между препятствиями падение напряжения было намного ниже при температуре 77 К, чем при 4 K. 

Результаты этого исследования помогут в разработке новых материалов с низким сопротивлением, считают ученые.


Читать далее:

Дело не в Земле: ученые объяснили, почему Солнечная система является самой редкой

Динозавров в бамбуковых корсетах нашли среди артефактов экспедиции начала ХХ века

Вещество из «дедовой бороды» улучшает память и рост нейронов

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Найден способ экспоненциально повысить точность квантовых часов
Наука
Найдено крупнейшее облако заряженных частиц: оно в 20 раз больше Млечного Пути
Космос
Роботов научили определять местоположение людей на слух
Новости
Физики установили новый мировой рекорд точности работы кубита
Наука
Ученые восстановили пути миграции неандертальцев из Европы в Сибирь
Наука
В Китае создали ИИ для проектирования чипов: он справился за несколько дней
Новости
Четыре спутника НАСА наблюдали гигантский выброс плазмы на Солнце
Космос
Математики МГУ описали движение веществ в организме человека
Наука
В Стэнфорде создали вращающееся устройство, которое удаляет тромбы
Наука
В космосе впервые обнаружили гигантскую молекулу с 24 атомами углерода
Космос
Из-за отказа от прививок в России растет заболеваемость корью и коклюшем
Наука
Инженеры создали мягкого робота, который управляется лазерными лучами
Новости
В Apple усомнились в способности существующих моделей ИИ рассуждать
Новости
В IBM назвали сроки создания первого масштабного квантового компьютера
Новости
Посмотрите с орбиты Марса на гигантский вулкан, возвышающийся над облаками
Космос
В России приняли закон о создании единого национального мессенджера
Новости
Ученые выяснили, почему у летучих мышей «долгожителей» не бывает рака
Наука
Открыт прием заявок на премию «Промышленная робототехника»
Иннополис
Геофизик записал альбом из «музыки» сейсмических волн месторождения нефти
Новости
В желудке зауропода нашли остатки пищи: травоядный гигант глотал растения целиком
Наука