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电子像石墨烯一样流动的液体

时间:2021-10-22 09:55:30 来源:

通过观察石墨烯中电子的不寻常运动,科学家们已经发现了对导电材料物理学的新了解。

图石墨烯比铜的导电倍差多倍,并且部分地是其二维结构。在大多数金属中,电导率受晶体缺陷的限制,当它们通过材料时,导致电子传播像台球一样散射。

现在,国家石墨烯研究所实验的观察已经为石墨烯中的电子流的特殊行为提供了基本的理解,这在未来的纳米电子电路的设计中需要考虑。

在一些高质量的材料中,如石墨烯,电子可以在不散射的情况下行进微米距离,通过数量级来提高电导率。这种所谓的弹道制度,对任何正常金属施加了最大可能的电导,这是由Landauer-indiker形式主义所定义的。

今天出现在曼彻斯特大学的研究人员,与Marco Polini教授和Leonid Levitov教授领导的理论物理学家合作,表明Landauer的基本限制可以在石墨烯中突破。更加迷人的是对此负责的机制。

去年,固态物理学中的一个新领域被称为“电子流体动力学”产生巨大的科学兴趣。三种不同的实验,包括由曼彻斯特大学执行的实验证明,在某些温度下,电子彼此碰撞,因此它们常常相同地像粘性流体一样开始流动。

新的研究表明,该粘性流体比弹道电子更具导电。结果是相当逆向直观的,因为通常散射事件起到降低材料的电导率,因为它们抑制了晶体内的运动。然而,当电子彼此碰撞时,它们开始工作并缓解电流。

发生这种情况是因为一些电子留在晶体边缘附近,其中动量耗散最高,并且移动相当缓慢。同时,它们保护邻近的电子与那些区域碰撞。因此,有些电子成为超级弹道,因为它们是由他们的朋友们引导的。

爵士耶和华爵士说:“我们从学校中知道,额外的疾病总是产生额外的电阻。在我们的情况下,通过电子散射引起的疾病实际降低而不是增加阻力。这是独一无二的,非常违反直觉:电子时,电子当液体开始快速传播,而不是在真空中如自由。“

研究人员测量了石墨烯收缩的抗性,并且发现它在温度升高时降低,与预期的掺杂石墨烯的常规金属行为相反。

通过研究对压缩的阻力如何随着温度而变化,科学家们揭示了一种新的物理量,它们称为粘性电导。测量允许它们确定电子粘度与提取的值与理论表现出显着的定量协议的高精度。

出版物:R. Krishna Kumar,等,“通过石墨烯收缩的”粘性电子流体的超级持久性流动“,”自然物理(2017)DOI:10.1038 / NPHYS4240


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