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電子在石墨烯中像液體一樣流動(dòng)，開始了新的物理浪潮。
科學(xué)家通過觀察石墨烯中電子的不尋常運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)了對(duì)導(dǎo)電材料物理學(xué)的新認(rèn)識(shí)。
石墨烯的導(dǎo)電性能比銅多很多倍，這在一定程度上要?dú)w功于它的二維結(jié)構(gòu)。在大多數(shù)金屬中，電導(dǎo)率受到晶體缺陷的限制，因?yàn)榫w缺陷導(dǎo)致電子在穿過材料時(shí)經(jīng)常像臺(tái)球一樣散射。
現(xiàn)在，在國家石墨烯研究所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，觀察到石墨烯中電子流動(dòng)的特殊行為，這需要在未來納米電子電路的設(shè)計(jì)中加以考慮。
在一些高質(zhì)量的材料中，如石墨烯，電子可以在不散射的情況下移動(dòng)微米距離，通過數(shù)量級(jí)提高電導(dǎo)率。這種所謂的彈道機(jī)制，對(duì)任何正常金屬施加最大可能的電導(dǎo)率，這是由土地- - - buttiker形式主義所定義的。
曼徹斯特大學(xué)(University of Manchester)的研究人員與馬爾科•波里尼(Marco Polini)教授和列昂尼德•萊維特(Leonid Levitov)教授合作，在《自然物理》(Nature Physics)雜志上發(fā)表了一篇論文，該研究表明，在石墨烯中，蘭德爾的基本極限可以被打破。更讓人著迷的是這個(gè)機(jī)制。
去年，固態(tài)物理學(xué)的一個(gè)新領(lǐng)域被稱為“電子流體動(dòng)力學(xué)”，產(chǎn)生了巨大的科學(xué)興趣。三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)，包括一個(gè)由曼徹斯特大學(xué)所做的實(shí)驗(yàn)，證明了在某些溫度下，電子相互碰撞的頻率如此之高，以至于它們開始像粘性流體一樣流動(dòng)。新的研究表明，這種粘性流體比彈道電子更具有導(dǎo)電性。其結(jié)果與直覺相反，因?yàn)橥ǔＩ⑸涫录䲡?huì)降低材料的導(dǎo)電性，因?yàn)樗鼈円种凭w內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。然而，當(dāng)電子相互碰撞時(shí)，它們就開始一起工作，并緩解電流。
這種情況發(fā)生的原因是，一些電子仍然靠近晶體邊緣，在那里動(dòng)量消散是最高的，并且移動(dòng)的相當(dāng)緩慢。與此同時(shí)，它們保護(hù)相鄰的電子與這些區(qū)域發(fā)生碰撞。因此，一些電子在他們的朋友引導(dǎo)下通過通道時(shí)，變得超級(jí)沖擊。
安德烈·海姆爵士說:“我們從學(xué)校知道，額外的障礙總會(huì)產(chǎn)生額外的電阻。在我們的例子中，電子散射引起的無序?qū)嶋H上減少而不是增加阻力。這是獨(dú)一無二的，非常反直觀的:當(dāng)一個(gè)液體開始時(shí)，電子的傳播速度要比在真空中快。
研究人員測(cè)量了石墨烯收縮的阻力，發(fā)現(xiàn)它隨溫度升高而降低，這與人們期望的摻雜石墨烯的通常金屬行為形成了對(duì)比。
通過研究如何在收縮的過程中改變溫度，科學(xué)家們揭示了一個(gè)新的物理量，他們稱之為粘性電導(dǎo)。測(cè)量結(jié)果使他們能夠精確地確定電子粘度，從而使提取的數(shù)值與理論有顯著的定量一致。
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