提出了一种研究石墨烯中电子的流体动力学行为

原创  2019-06-12 06:39:43  118人阅读

通过研究二维石墨烯中的电子如何能够像液体一样,研究人员为进一步研究能够使未来电子计算设备超过硅晶体管的材料铺平了道路。

提出了一种研究石墨烯中电子的流体动力学行为

由Rensselaer研究员Ravishankar Sundararaman和由Mani Chandra领导的印度Quazar Technologies团队开发的一种更准确地证明石墨烯中液体状电子行为的新方法的研究最近发表在Physical Review B上。

石墨烯是一个单一的石墨原子层,因其独特的电子特性而备受关注。最近,Sundararaman说,科学家们提出,在适当的条件下,石墨烯中的电子可以像液体一样以不同于任何其他材料的方式流动。

为了说明这一点,Sundararaman将电子与水滴进行比较。当罐子底部只有几滴水滴时,它们的运动是可预测的,因为当它从一侧到另一侧倾斜时,它们跟随容器的运动。这就是电子在大多数材料中的行为方式,因为它们与原子接触并从它们反弹。这导致欧姆定律,观察到流过材料的电流与施加在其上的电压成比例。去掉电压,电流停止。

现在想象一下半满水的玻璃杯。液体的运动,尤其是当你摇动罐子时,液体的运动要均匀得多,因为水分子大多是相互接触而不是罐子的壁,让水晃动和旋转。即使你停止移动玻璃,水的运动仍在继续。Sundararaman将此与石墨烯中电子继续流动的方式进行了比较,即使在电压停止后也是如此。

研究人员已经知道石墨烯中的电子有可能以这种方式起作用,但是运行实验以创造这种行为的必要条件是很困难的。此前,Sundararaman说,科学家们对材料施加电压并寻找负电阻,但这并不是一种非常敏感的方法。

Sundararaman及其团队在最新研究中提出的计算表明,通过振荡电压 - 模仿罐子中的摇动运动 - 研究人员可以更准确地识别和测量所产生的涡流和电子的流体动力学行为。

“你可以从中获得非常奇怪和有用的电子特性,”材料科学与工程助理教授Sundararaman说。“因为它像液体一样流动,它有可能保持其动量并继续前进。你可以通过更少的能量损失进行传导,这对于使低功率设备真正快速非常有用。”

Sundararaman明确表示,在这样的设备可以创建并应用于电子设备之前,还需要做更多的研究。但是本文提出的方法,包括研究人员认为应该采取的测量方法,将允许更准确地观察石墨烯和其他有前景的材料中的这种水动力电子流动。

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