近期，因成功制備單原子層厚石墨烯而獲得諾貝爾物理學(xué)獎的安德烈·海姆團隊，觀(guān)察到電子在石墨烯中違背常識的運動(dòng)行為及導電機制，并闡述了對這種導電材料的物理學(xué)特性的全新認識。
石墨烯導電性能比銅高，部分原因在于其獨特的二維結構。在大多數金屬中，電導率受到晶體缺陷的限制，當電子通過(guò)材料時(shí)，會(huì )像臺球一樣頻繁散射。納米電子輸運理論中，蘭道爾-布蒂克電導公式對此類(lèi)彈性電子散射特性的描述表明，正常導電材料要提升導電率，面臨嚴苛的限制。
但海姆領(lǐng)導的英國曼徹斯特大學(xué)研究團隊的最新成果顯示，這一基本限制可能在石墨烯材料中被打破。在英國國家石墨烯研究所進(jìn)行的實(shí)驗觀(guān)察，提供了對石墨烯中電子流的特殊行為的基本理解。包括曼徹斯特大學(xué)在內的三個(gè)不同團隊的實(shí)驗表明，在某些溫度下，電子彼此碰撞，竟開(kāi)始頻繁地像黏性液體一樣流動(dòng)。
海姆表示：“教科書(shū)說(shuō)，額外的障礙總是產(chǎn)生額外的電阻，但在這種情況下，隨著(zhù)溫度的升高，電子散射引起的障礙實(shí)際上卻降低了電阻，電子像液體那樣流動(dòng)的速度竟比在真空中自由傳播還快，這種獨特現象完全違背了直覺(jué)！”
通常散射事件會(huì )降低材料導電性，但此次觀(guān)察結果顛覆常識——一些電子黏滯在石墨烯晶體邊緣附近，其動(dòng)能耗散最高，移動(dòng)也最緩慢；同時(shí)，它們保護臨近的電子免于碰撞這些區域，導致另一些電子由于這些“朋友”的幫忙，彈性變得超級好，流動(dòng)起來(lái)順暢無(wú)比，傳導性能驟增。
更重要的是，通過(guò)研究電阻如何隨溫度變化，科學(xué)家發(fā)現了一個(gè)新的物理量——黏性電導，對其進(jìn)行的反復測試乃至定性研究，都十分有利于指導未來(lái)納米級電子電路的設計，有利于對石墨烯材料的深入理解。
文章來(lái)源：科技日報
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