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眼见为实:电子真能像水一样流动

科普小知识2021-11-24 09:11:13
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北京,12月11日(记者刘霞)——科学家们早就预测到电子可以像水一样流动,但是这种电子行为还没有被观察到。现在,以色列科学家在最新一期《自然》杂志上发表的一篇文章中说,他们第一次观察到了这种奇怪的电子行为,这项最新研究预计将会催生低功率电子设备。

魏茨曼科学研究所的沙迦·伊兰尼教授说:“理论表明,液体电子可以做其他电子做不到的事情。然而,为了获得电子确实能形成液态的明确而确凿的证据,我们希望能够直接看到电子流。”

为了让电子像液体一样流动,需要一个更高层次的导体,比如石墨烯,一个只有一个原子厚度的薄碳层。但是可视化石墨烯等材料中的电子流并不容易,因为它需要一种特殊的技术。这项技术必须“足够强大”,能够窥视材料内部;同时,它必须足够“温和”,不会破坏电子流。

根据物理学家网络10日的一份报告,魏茨曼的团队开发了这项技术。他们已经开发了一种由碳纳米管晶体管制成的纳米级探测器,能够以前所未有的灵敏度成像流动的电子。约瑟夫·苏皮齐奥博士说:“这项技术比其他方法至少灵敏1000倍,使我们能够对以前只间接研究过的现象进行直接研究。”

英国曼彻斯特大学的安德烈·吉姆教授的团队开发了石墨烯通道来引导电子流,类似于引导水流的通道。研究人员用碳纳米管晶体管探测器观察并成像了石墨烯。他们观察到石墨烯中的电子在通道中心流动得更快。它在墙上流动得更慢。

研究人员指出,电子可以像液体一样流动,这有望导致新类型的电子设备,包括通过流体动力流动降低阻力的低功率设备。

研究人员解释道:“考虑到计算中心和消费类电子产品消耗越来越多的能源,而且气候变化的影响也越来越大,因此必须找到降低电子流动阻力的方法。”