首次在石墨烯中观察到像慢倒蜂蜜这样的电子,促使人们采用新的基本物理方法,曼彻斯特大学的研究人员发现,电子通过子弹等金属时,只会被缺陷反射,但在石墨烯中,它们的运动就像非常黏稠的液体。几十年前,他们预言了金属中高黏性电子流动的可能性,但尽管许多努力从未被观察到,直到现在,他们就像杂志上报道的 科学 一样,观察和研究这种效应可以更好地理解相互作用粒子的反直觉行为,缺乏人文知识和数学技术的发展。十年前,曼彻斯特大学的一个团队首次探索了原子厚度材料石墨烯,它以其优异的性能,特别是极高的导电性而闻名。
人们普遍认为石墨烯中的电子可以移动“弹道”,就像子弹或台球只在石墨烯边界或其他缺陷处散射一样。事实并非如此简单,正如安德烈·盖姆爵士领导的圣母院小组和马可波利尼教授领导的意大利圣母院小组一样,研究人员共同发现,石墨烯中的电流并不像其他材料那样沿着外加电场流动,而是向后移动,形成一个漩涡,开始是一个圆形电流。这种行为在传统液体(如水)中很常见,水在障碍物周围流动时会产生漩涡,例如在河流中。
科学家在石墨烯中测量了这种奇怪的新液体的粘度,石墨烯不是由水分子组成的,而是由电子组成的。令研究人员惊讶的是,即使在室温下,电子液体的粘度也比蜂蜜高出100倍。科学突破对于理解材料如何在增加半导体工业所需的更小尺寸方面发挥作用非常重要,因为这种涡流更可能出现在微观和纳米尺度上。这一发现也挑战了我们目前对高导电金属物理学的理解,特别是石墨烯本身,它具有这些看似不相容的性质。电子在同一材料中的行为就像子弹和液体,这使得人们从根本上重新思考我们对材料性质的理解。
波利尼教授评论道:“经过几十年的努力,即使我们在金属中发现黏性流动的微小迹象,我们也惊讶地发现石墨烯不仅对实验曲线显示出一些微小的影响,而且还具有明显的质量效应,即大量的电流回流。
获得诺贝尔石墨烯奖的安德烈·海姆先生补充道:“石墨烯现在无法阻止我们的惊奇,我们需要考虑将这种相互矛盾的行为与弹道运动、电子联系起来需要多长时间和多大难度,毫无疑问,弹道运动出现在石墨烯中,石墨烯的集体运动产生了新的量子怪诞。我们对物理学的理解已经大大改变了。