Новый подход к исследованию гидродинамических реакций электронов в графене

Изучая, как электроны в двумерном графене могут фактически действовать как жидкость, ученые сделали возможным дополнительные исследования материала, который потенциально может помочь будущим электронным вычислительным устройствам, которые превосходят кремниевые транзисторы.

(Кредит изображения: RPI)

Исследование новой методики, позволяющей более точно показать поведение жидкости в графене, подобно жидкости, созданное ученым Ренсселером Равишанкаром Сундарараманом и группой Quazar Technologies в Индии под руководством Мани Чандры, было недавно опубликовано в Physical Review B .

Графен представляет собой один атомный слой графита, который привлек большое внимание благодаря своим уникальным электронным свойствам. Недавно, по словам Сундарарамана, исследователи предположили, что при правильных обстоятельствах электроны в графене могут течь как жидкость, как никогда ранее ни в одном другом материале.

Чтобы объяснить это, Сундарараман сравнивает электроны с каплями воды. Когда на дне банки находятся несколько капель, их движение можно предвидеть, поскольку они следят за движением контейнера, когда он наклоняется из стороны в сторону. То же самое происходит с электронами в большинстве материалов, когда они вступают в контакт с атомами и отскакивают от них. Это приводит к закону Ома, наблюдение, что электрический ток, протекающий через материал, относительно напряжения, приложенного к нему. Когда напряжение снято, ток прекращается.

Теперь представьте себе стакан, наполовину наполненный водой. Движение жидкости, особенно при встряхивании банки, гораздо менее равномерное, поскольку молекулы воды обычно соприкасаются друг с другом, а не со стенками банки, что позволяет воде выплескиваться и вращаться. Даже если движение стекла прекращается, движение воды продолжается. Сундарараман сравнивает это с тем, как электроны продолжают течь в графене, даже после того, как напряжение прекратилось.

Ученые знали, что электроны в графене могут реагировать таким образом, но проведение экспериментов по созданию необходимых условий для такого поведения затруднительно. Ранее, по словам Сундарарамана, исследователи прикладывали напряжение к материалу и наблюдали за отрицательным сопротивлением, но это не был очень чувствительный метод.

Расчеты, которые Сундарараман и его команда выдвинули в этой недавней работе, показывают, что, осциллируя напряжение – имитируя колебательное движение в кувшине, – ученые могут более точно обнаруживать и измерять образовавшиеся вихри и гидродинамическое поведение электронов.

Из этого вы можете получить действительно странные и полезные электронные свойства. Поскольку он течет как жидкость, у него есть потенциал, чтобы сохранить свой импульс и продолжать двигаться. Вы можете получить проводимость с гораздо меньшими потерями энергии, что чрезвычайно полезно для создания устройств с низким энергопотреблением очень быстро.

Равишанкар Сундарараман, доцент кафедры материаловедения и инженерии, Ренсселер.

Сундарараман ясно говорит о том, что необходимо провести гораздо больше исследований, прежде чем подобное устройство можно будет создать и применить к электронике. Но техника, которую иллюстрирует эта статья, включая измерения, которые, по словам ученых, должны быть выполнены, позволит более точно наблюдать этот гидродинамический поток электронов в графене и других потенциальных материалах.

Source link