Elektrony płyną jak ciecz. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Elektrony płyną jak ciecz

20.09.2017

W swoich ostatnich eksperymentach naukowcy z Graphene Institute na Uniwersytecie w Manchesterze odkryli warunki, w których elektrony poruszające się przez grafen zachowują się w bardzo nietypowy sposób. Ten specyficzny ruch elektronów umożliwia naukowcom lepsze zrozumienie procesów fizycznych zachodzących w materiałach przewodzących prąd elektryczny, aw niedalekiej przyszłości te same procesy mogą zostać wykorzystane do opracowania obwodów nanoelektronicznych do szybkich i wydajnych chipów komputerowych nowej generacji.

W większości metali przewodnictwo elektryczne jest ograniczone przez liczbę defektów w ich sieci krystalicznej, które powodują rozpraszanie elektronów, uderzając w nie jak kule bilardowe. Dlatego grafen dzięki swojej „dwuwymiarowej” strukturze znacznie lepiej przewodzi prąd niż jakikolwiek metal. Ponadto w niektórych czystych metalach i innych materiałach o uporządkowanej strukturze krystalicznej, w tym w grafenie, elektrony mogą pokonywać odległości mikronów bez rozpraszania dzięki tzw. ruchowi balistycznemu. Parametry takiego ruchu określają maksymalną możliwą przewodność elektryczną materiału, którą nazywamy podstawową granicą Landauera.

Jednak dane uzyskane podczas eksperymentów pozwoliły naukowcom stwierdzić, że prawo określające fundamentalną granicę Landauera nie jest przestrzegane w środowisku grafenowym w określonych warunkach. I odpowiada za to jeden bardzo nietypowy mechanizm, który jest bezpośrednio związany ze stosunkowo nową dziedziną fizyki zwaną hydrodynamiką elektronową (hydrodynamiką elektronową).

Dziedzina elektronowej dynamiki płynów pojawiła się dopiero w zeszłym roku po tym, jak naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze i innych organizacji naukowych wykazali, że w określonej temperaturze materiału poruszające się w nim elektrony zaczynają się tak często zderzać, że przepływ elektronów zaczyna płynąć jak przepływ cieczy, nie mając najmniejszego współczynnika lepkości. W nowych badaniach naukowcy wykazali, że obecność tej lepkiej „e-cieczy” nadaje materiałowi wyższą przewodność elektryczną niż ruch balistyczny elektronów.

Zjawisko odkryte przez naukowców jest dość paradoksalne. Rzeczywiście, podczas zderzeń elektronów oddziałują one i rozpraszają, co teoretycznie powinno osłabiać przewodność elektryczną materiału. Ale wzrost przewodności materiału wynika z faktu, że elektrony są podzielone na dwie warunkowe części, jak strumień wody płynącej w rzece. Elektrony poruszające się w pobliżu krawędzi sieci krystalicznej tracą pęd i zwalniają. Ale jednocześnie działają jako ochrona przed zderzeniami elektronów poruszających się w środku strumienia. A te elektrony już poruszają się po super-balistycznej trajektorii wewnątrz „kanału” stworzonego przez skrajne elektrony.

„Wiemy ze szkolnej fizyki, że im bardziej nieuporządkowana struktura materiału, tym większa jego oporność elektryczna”, mówi Sir Andrew Game, „Ale w naszym przypadku zaburzenie spowodowane przez rozpraszanie spowodowane zderzeniami elektronów zmniejsza, a nie zwiększa, opór elektryczny materiału.W tym przypadku elektrony zaczynają płynąć jak ciecz, a prędkość tej cieczy przekracza prędkość elektronów o tej samej energii w próżni.

Naukowcy przeprowadzili serię eksperymentów, w których mierzono przewodnictwo grafenu w różnych temperaturach. Porównanie przewodności czystego grafenu i domieszkowanego grafenu, który ma wyraźne właściwości przewodnictwa metalicznego, pozwoliło naukowcom obliczyć z dużą dokładnością nową wielkość fizyczną zwaną przewodnością lepką. A co najbardziej niezwykłe, zebrane dane eksperymentalne praktycznie pokrywały się z danymi uzyskanymi w trakcie obliczeń odpowiednich modeli matematycznych.

<< Powrót: Cała sól morska jest zanieczyszczona plastikiem 21.09.2017

>> Naprzód: Kompaktowa wersja Supercharger dla miasta 20.09.2017

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Udowodniono istnienie reguły entropii dla splątania kwantowego 09.05.2024

Mechanika kwantowa wciąż zadziwia nas swoimi tajemniczymi zjawiskami i nieoczekiwanymi odkryciami. Niedawno Bartosz Regula z Centrum Obliczeń Kwantowych RIKEN i Ludovico Lamy z Uniwersytetu w Amsterdamie przedstawili nowe odkrycie dotyczące splątania kwantowego i jego związku z entropią. Splątanie kwantowe odgrywa ważną rolę we współczesnej nauce i technologii informacji kwantowej. Jednak złożoność jego struktury utrudnia zrozumienie go i zarządzanie nim. Odkrycie Regulusa i Lamy'ego pokazuje, że splątanie kwantowe podlega zasadzie entropii podobnej do tej obowiązującej w układach klasycznych. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w dziedzinie informatyki i technologii kwantowej, pogłębiając naszą wiedzę na temat splątania kwantowego i jego powiązania z termodynamiką. Wyniki badań wskazują na możliwość odwracalności transformacji splątania, co mogłoby znacznie uprościć ich zastosowanie w różnych technologiach kwantowych. Otwarcie nowej reguły ... >>

Mini klimatyzator Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Lato to czas relaksu i podróży, jednak często upały potrafią zamienić ten czas w udrękę nie do zniesienia. Poznaj nowość od Sony - miniklimatyzator Reon Pocket 5, który obiecuje zapewnić użytkownikom większy komfort lata. Sony wprowadziło do oferty wyjątkowe urządzenie – miniodżywkę Reon Pocket 5, która zapewnia schłodzenie ciała w upalne dni. Dzięki niemu użytkownicy mogą cieszyć się chłodem w dowolnym miejscu i czasie, po prostu nosząc go na szyi. Ten mini klimatyzator wyposażony jest w automatyczną regulację trybów pracy oraz czujniki temperatury i wilgotności. Dzięki innowacyjnym technologiom Reon Pocket 5 dostosowuje swoje działanie w zależności od aktywności użytkownika i warunków otoczenia. Użytkownicy mogą łatwo regulować temperaturę za pomocą dedykowanej aplikacji mobilnej połączonej przez Bluetooth. Dodatkowo dla wygody dostępne są specjalnie zaprojektowane koszulki i spodenki, do których można doczepić mini klimatyzator. Urządzenie może och ... >>

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Człowiek prehistoryczny nie był włóczęgą 05.08.2008

Kości starożytnego człowieka, znalezione w jaskini niedaleko Pekinu, świadczą o istnieniu butów czterdzieści tysięcy lat temu. Buty z twardą podeszwą zmieniają kości stopy. Palce stają się krótsze i prostsze niż u osób, które stale chodzą boso.

Kości stóp starożytnych Chińczyków porównywano do kości współczesnych Amerykanów, bosych Indian z prekolumbijskiej Ameryki Południowej oraz kości prehistorycznych Eskimosów, którzy zawsze nosili buty z powodu zimnego klimatu.

Porównanie wykazało, że człowiek, którego szkielet znaleziono w jaskini używał jakiegoś rodzaju butów - być może tylko desek przymocowanych do stopy za pomocą pasów.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn