В Nature Physics 22 февраля вышла статья Григория Фальковича из Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича Российской академии наук (ИППИ РАН) и Weizmann Institute of Science и Леонида Левитова из Massachusetts Institute of Technology (MIT), в которой описано, как завихренный ток электронов в графене может течь в сторону, противоположную закону Ома.
Считается, что в критических режимах квантовые системы сильно взаимодействующих электронов должны вести себя подобно вязкой жидкости. Исследование происходящих при этом физических явлений до сих пор затруднялось тем, что макроскопические, т.е. доступные нашему наблюдению, проявления электронной вязкости не были известны.
Григорий Фалькович и Леонид Левитов показали что таким «маркером» может служить завихренность, которая тесно связана с парадоксальным – и при этом легко доступным наблюдению – макроскопическим поведением постоянного тока. Оказалось, что завихренность, возникающая в вязком потоке электронов, а именно в недавно открытой особой форме проводящего углерода графене, может заставить электрический ток течь противоположно внешнему электрическому полю, создавая отрицательное сопротивление. Такое отрицательное сопротивление в вязком режиме, с точки зрения ученых, столь же характерно для вязкого электронного газа, как нулевое сопротивление – для сверхпроводящего газа.
«Все учили в школе закон Ома, по которому ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Так что ток раньше всегда тек от плюса к минусу. А мы показали, что в графене ток может течь против приложенного напряжения, что соответствует отрицательному сопротивлению. Причина этого в том, что электроны в графене могут сильно взаимодействовать друг с другом и, в результате, вовлекать в движение соседние слои, т.е. течь как вязкая жидкость, создавая вихри». – комментирует Григорий Фалькович.
Так электронно-дырочная плазма в высокомобильном графене послужила своеобразным «мостиком» между критическими явлениями в квантовом мире и миром классической гидродинамики.
Одновременно и независимо физики из Манчестерского университета и Гарварда наблюдали отрицательное сопротивление в эксперименте.
Разница между вязким течением в графене и током в обычных проводниках (по закону Ома)
| 22.02.2016 | |