65.75
76.05
16 октября 2018

Вязкая жидкость из электронов улучшает проводимость графена

Технологии 21.08.2017
Вязкая жидкость из электронов улучшает проводимость графена
В некоторых высококачественных материалах, например в графене, электроны могут перемещаться на микроскопические расстояния без разбрасывания в условиях улучшенной проводимости. Исследование было опубликовано в журнале Nature Physics.
Благодаря своей двухмерной структуре графен обладает большей электропроводимостью, чем медь. В большинстве металлов проводимость ограничена несовершенством кристаллической решетки, из-за которой электроны рассеиваются.
Эксперимент, который провели в Национальном институте графена в Великобритании ученые из Манчестерского университета, показал, что фундаментальный принцип Ландауэра, который устанавливает нижнюю границу потребления энергии для вычислений, в графене можно нарушить.
Денис Бандурин, один из авторов работы, прокомментировал: «Сопротивление любых проводников тока напрямую зависит от того, как часто электроны сталкиваются с дефектами кристаллической решетки. Если же сделать метал очень чистым, как графен, то электроны могут " летать" на большие расстояния без рассеяния. При этом проводимость становится максимально допустимой. Мы показали, что этот максимальный предел можно нарушить, если электроны начинают сталкиваться друг с другом очень часто, таким образом формируя электронную вязкую жидкость. Такой эффект довольно противоречив, всегда считалось, что электронные соударения должны вести к ухудшению проводимости, а не наоборот, как в нашем случае».
Исследователи сравнивают движение электронов в графеновых образцах с дорожным движением: ночью машины едут по прямой дороге быстро и практически беспрепятственно, что представляет собой условный максимальный предел. Однако в утреннее время, когда автомобили становятся в пробки, электронам, напротив, двигаться становиться проще. Это происходит потому, что некоторые электроны остаются близко к граням кристаллической решетки, где переход энергии электрического тока в тепло наименьший, и в то же время защищают соседние электроны от столкновения.
Исследователи измерили сопротивление сужения графена и обнаружили, что оно уменьшается при повышении температуры, в отличие от обычного поведения металлов. Особенности поведения электронов в графене необходимо учитывать при проектировании будущих наноэлектронных схем.
Последние новости