研究人员确认了“超负持量”电子流的理论

当电子旋转地穿过收缩开口时，它们会在任一侧的墙壁上反弹，失去它们的动量以及它们的一些能量。但是当电子以密集的群体行进时，它们更可能彼此反弹而不是墙壁，并且快速行进。图像：荷西-路易斯·奥利瓦雷斯/麻省理工学院

新实验证实了“超负持量”电子流的理论，揭示了电子如何表现在粘性流体中的颗粒，以帮助串到电子通过紧密空间挤压。

当许多人同时尝试通过通道挤压时，它会产生一个让每个人减慢的瓶颈。事实证明，电子对电子的反向是真的，这可以在大团体中行驶而不是飞行时的小型开口。

所谓的超负度流量的理论预测，通过彼此相互作用，电子可以更容易地通过，从而“协作”，从而“协作”，而不是它们均匀地。该理论是通过由MIT Leonid Levitov的麻省理工学院教授领导的团队提出的纸质。

现在，在本周在本周发布的论文中，英国曼彻斯特大学的一支团队，与Levitov和麻省理工学院本科浩宇郭一起工作，已经确认了从原子薄层建造的实验中的实验中的理论石墨烯。

超负度流量背后的想法是电子之间的相互作用使它们以高度协调的方式移动，以模仿颗粒在高粘度流体中的行为。

当电子旋转地穿过收缩开口时，它们会在任一侧的墙壁上反弹，失去它们的动量以及它们的一些能量。

但是，当电子以密集的群体行进时，它们比墙壁彼此相互作用。这种电子碰撞被称为“无损”，由于两种颗粒的总能量和净动量是保守的。在过程中，近距离电子的势头可以在过程中迅速变化，但整体动量保存确保损失非常低。

结果，电子能够更快速地行进，并且更容易通过收缩，而不是单独的。

“在理论上预期了”电子的粘性流量“，但从未观察过，部分原因是当时材料不够好，部分是因为没有良好的建议，”Levitov说。

为了使粘性流动更容易识别，Levitov的理论纸张建议强迫电子穿过收缩，产生电流。这是一种类似的想法，即19世纪的研究人员通过狭窄的通道通过流体研究了粘度。

“如果您通过收缩运行电流，并且条件是对的，并且流…量粘性该流动的电阻将大声低，即低于自由粒子流量的预期，”Levitov说。

可以测量电阻下降，揭示粘性流动的存在。

使用理论上在Levitov之前的文件中描述的实验设置，由物理学和诺贝尔·劳特（诺贝尔·纳伯特·乔治教授领导的曼彻斯特研究人员，小心地讨论了一系列卷积或夹点，在覆膜氮化硼晶体之间的石墨烯内。

“该团队将石墨烯片蚀刻成形状，在那里它们形成依次排列的几个收缩，然后它们施加电流使其逐个流过所有这些收缩，”Levitov说。

然后，研究人员独立地测量每个收缩的电位下降，允许它们通过设备中的每个夹点检测流速。

他们发现，电子的电导超过了自由电子的最大电导，称为Landauer的弹道极限。

他们还发现，电子的电导随温度升高而增加。

通过这种方式，研究人员能够在几天内验证Levitov和Guo的原始预测。Levitov表示，这可能是他整个职业生涯中的一个预测的最快的实验证实，最长的时间为20年来证明。

为了确认他们的发现，研究人员然后重复了一系列不同石墨烯装置的实验，并获得了相同的结果。

Levitov说，工作点朝着使用电子之间使用电子之间的相互作用的可能性。

但是，他说，更从根本上说，它在我们对电荷流理物理学的理解中开辟了新领域，其中电子以集体方式行事。

电子 - 电子相互作用负责各种新颖和令人兴奋的物理，但由于哈佛大学的物理学教授，这些相互作用的影响通常变得更强，因为哈佛大学的物理学教授，他不参与其中研究。

“流体动力学电子流动状态又是电子 - 电子相互作用的另一个令人难以置信的富含表现，并且这次随着温度的增加而增长，”Yacoby说。

这表明这些效果中的一些可能比以往任何时候都变得更加接近。

“理论和实验中描述的特定现象是之前没有探索的新的电导制度的一个美观例子，”他说。

Levitov及其团队正在调查这些发现的影响。特别是他们计划在新的流体力学制度内研究热量运输。

“看起来像热量运输在这个新的政权也非常令人惊讶，而且比我们最初想到的更有趣，”他说。“这种流体力学制度可能用于以新的方式控制电子系统中的热流。”

出版物：R. Krishna Kumar，等，“通过石墨烯收缩的”粘性电子流体的超级持久性流动“，”自然物理（2017）DOI：10.1038 / NPHYS4240