Физики открыли сверхэффективный режим течения электрического тока в наноструктурах

Физики открыли сверхэффективный режим течения электрического тока в наноструктурах

Интернациональная группа исследователей, в которую вошел сотрудник Университета неприятностей передачи информации им. А. А. Харкевича Российской академии наук (ИППИ РАН) и Университета Вейцмана (Израиль) Григорий Фалькович, продемонстрировала, что сильное сотрудничество электронов в наноструктурах может приводить к резкому уменьшению электрического сопротивления. Результаты размещены в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Действенный перенос заряда в большинстве случаев ассоциируют с потоком свободных электронов, перемещение которых именуют «баллистическим» по аналогии с полетом снарядов. Но Григорию Фальковичу и его соавторам – ученым Массачусетского технологического университета Гуо Хаою, Экину Ильсевену и Леониду Левитову – удалось продемонстрировать, что, в то время, когда электроны не летят вольно, а взаимодействуют между собой и образуют квантовую жидкость, сопротивление току таковой жидкости возможно значительно ниже баллистического предела. Данный эффект достигается благодаря тому, что в потоке квантовой жидкости электроны не «налетают» на препятствия, а как бы «обтекают» их.

«Супербаллистический» перенос электронов со сверхмалыми утратами энергии выглядит особенно впечатляюще, в то время, когда электрический ток течет через так называемый «точечный контакт». В данной наноструктуре при безотносительном нуле температуры реализуется баллистический режим перемещения электронов, а при более больших температурах – режим вязкой электронной жидкости.

«Эффект может иметь большие практические приложения в создании новой “вязкой электроники” на базе графена и других наноматериалов», – говорит Григорий Фалькович.

До сих пор самым известным механизмом переноса электронов со сверхмалыми утратами энергии была сверхпроводимость, открытая датским физиком Камерлинг-Оннесом в начале прошлого века. В отличие от сверхпроводящего тока, вязкая электронная жидкость может течь при высоких температурах, что открывает совсем новые возможности для наноэлектроники.

Годом ранее, в феврале 2016 года, Григорий Фалькович и Леонид Левитов продемонстрировали, что квантовая электронная жидкость может течь в направлении, противоположном закону Ома, создавая отрицательное сопротивление. Это предсказание, размещённое в Nature Physics, фактически в один момент было подтверждено в опыте, осуществленном при участии нобелевских Андрея Константина Гейма и лауреатов Новоселова, статья которых показалась в марте того же года в издании Science.

Электрический ток. Физика 8 класс


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: