研究人员发现石墨烯中电子的粘性流动

根据英国曼彻斯特大学科学家的发现,石墨烯中的电子就像一种非常独特的液体。

有史以来第一次发现石墨烯中的电子流体运动具有两种不同的粘度,这表明经典的霍尔效应 - 一个世纪以来熟悉的现象 - 并不像人们所认为的那样普遍存在。

本周在“ 科学”杂志上发表的一项研究中,由Andre Geim教授和Denis Bandurin博士领导的研究小组描述了在石墨烯中甚至可以对霍尔效应进行相当大的修改。在室温下注意到这种效应,这在使用石墨烯开发电子器件时将具有重要意义。

与液体和气体中的分子非常相似,固体中的电子往往会相互碰撞; 因此,它们也可以像流体一样运转。这些电子流体非常适合寻找新的材料行为,其中电子 - 电子相互作用特别强。挑战在于大多数材料的质量都不足以使电子进入这种异常的粘性状态。这是因为它们包含各种杂质,这些杂质可以在它们彼此相互作用之前散射电子并组织粘性流动。

石墨烯最适合用于实验,因为二维碳片是一种极其清洁的材料,仅由少量杂质和缺陷组成,因此电子 - 电子相互作用成为散射的主要来源,导致粘性电子流动。

当石墨烯处于粘性状态时,对石墨中的电子施加磁场会产生更多的异常效应。甚至更早,理论家们已经彻底分析了电磁流体动力学,因为它与中子星和核反应堆中的等离子体有关。然而,到目前为止,还没有可用于测试这些预测的实用实验系统。

作为实验的一部分,曼彻斯特科学家开发了石墨烯器件,其中几个电压探针位于距电流路径不同的距离处。其中一些距离不到1微米。Geim和团队证明,虽然霍尔效应在远离电流路径的大宏观距离进行评估时绝对正常,但是当使用位于电流注入器附近的霍尔触点进行局部探测时,其幅度会迅速降低。

这种行为与标准教科书物理学完全不同,执行实验工作的博士生Alexey Berdyugin表示。如果电压触点远离电流触点,我们会测量旧的,无聊的霍尔效应。但是,如果我们将电压探针放置在电流注入点附近 - 粘度在电子流中作为漩涡出现最显着的区域 - 那么我们发现霍尔效应会大大减弱。

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