Ученые из России открыли сверхбыстрые "реки электронов" в наночастицах
Физики из России обнаружили, что электроны ведут себя крайне необычно в некоторых наноструктурах, превращаясь в сверхтекучую "электронную жидкость", пригодную для создания супер-быстрой электроники, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS.
"Эффект может иметь значительные практические приложения в создании новой "вязкой электроники" на основе графена и других наноматериалов" - рассказывает Григорий Фалькович из Института проблем передачи информации РАН в Москве и Института науки Вейцмана в Реховоте (Израиль).
Как рассказывает Фалькович, традиционно считается, что электрон быстрее всего переместится от одной точки другой, если он будет двигаться не через проводник, а через полный вакуум, не сталкиваясь с другими частицами или атомами.
Такой ток электронов, традиционно называемый "баллистическим" движением по аналогии со снарядами, летящими через воздух к цели, считается идеалом для проводников, почти недостижимым в реальности. Считается, что баллистические потоки электронов могут существовать внутри листов графена или в углеродных нанотрубках, однако пока никому не удалось увидеть этого эффекта или доказать, что он существует.
Фальковичу и его коллегам удалось выяснить, что электроны могут двигаться еще быстрее, если они летят не свободно друг от друга, а взаимодействуют друг с другом, образуя квантовую жидкость при движении через нанометровые кусочки графена. В таком случае сопротивление току может быть гораздо ниже баллистического предела. Этот эффект достигается за счет того, что в потоке квантовой жидкости электроны не "налетают" на препятствия, а как бы "обтекают" их.
До сих пор самым известным механизмом переноса электронов со сверхмалыми потерями энергии была сверхпроводимость, открытая в начале 20 века. В отличие от сверхпроводящего тока, вязкая "электронная жидкость" может течь при довольно высоких температурах, что открывает совершенно новые перспективы для развития наноэлектроники.
Более того, год назад Григорий Фалькович и Леонид Левитов показали, что квантовая электронная жидкость может течь в направлении, противоположном закону Ома, создавая отрицательное сопротивление. Как отмечает пресс-служба ИППИ РАН, это предсказание, опубликованное в Nature Physics, практически одновременно было подтверждено в эксперименте, осуществленном при участии нобелевских лауреатов Константина Новоселова и Андрея Гейма, статья которых появилась в марте того же года в журнале Science.
Эти "реки электронов", как тогда их назвали Гейм и Новоселов, помогут не только найти новые применения для графена и других наноматериалов, но и понять, что происходит с материей в черных дырах и в других экзотических средах, где материя ведет себя, как некая форма жидкости.
