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
Источник в СМИ назвал возможную причину сбоя рунета
Новости
Мошенники начали выдавать себя за начальников в рабочих чатах: как это работает
Новости
Холодные атомы этого металла могут создавать новые состояния материи
Наука
Древние артефакты в Украине раскрыли тайны навигации викингов
Наука
Послушайте, как звучат вспышки на Солнце: данные собрал Solar Orbiter  
Космос
Тяжелый беспилотник на водородных топливных ячейках впервые испытали в Китае
Новости
Ученые создали катализатор, который нарушает законы физики
Наука
Физики обнаружили необычные магнитные свойства в трехслойном графене
Наука
Биоинженеры создали ДНК-робота, который может менять форму искусственной клетки
Наука
«Горы» на нейтронных звездах могут вызывать рябь в пространстве-времени
Космос
На телах древних мумий из Перу нашли сложные узоры татуировок
Наука
У черной дыры прячется белый карлик, движущийся с половиной скорости света
Космос
Стартап из России разрабатывает нанопротез для восстановления поврежденных нервов
Наука
Генетики разгадали секреты выживания устойчивой к антибиотикам бактерии
Наука
Астрофизики разгадали тайну космических ускорителей частиц
Космос
Илон Маск: Neuralink поставил мозговой имплант третьему пациенту
Новости
В Китае дроны вызвали снегопад в горах, чтобы решить проблему с недостатком воды
Новости
«Сестра Клеопатры» оказалась римским больным подростком
Наука
2024 год стал самым жарким за полтора века: впервые превышен предел в 1,5°С
Наука
Юпитер оказался не таким, как считали ученые: открытие опровергает гипотезу о гиганте
Космос