Descoperirea cercetătorilor care dă peste cap legile fizicii: electronii curg precum un lichid prin grafen, materialul revoluţionar al secolului nostru

O echipă de cercetători condusă de Sir Andre Geim de la Universitatea din Manchester au observat că electronii se deplasează prin grafen precum un lichid, atingând limite pe care fizicienii le credeau imposibile.

Acest tip de conductivitate este cunoscut ca flux „superbalistic”, iar noul experiment sugerează că poate revoluţiona felul în care se conduce energia electrică, scrie Science Alert.

Mai mult decât atât, aceşti curenţi se produc ca urmare a ciocnirii electronilor între ei, în condiţiile în care fizica de liceu ne spune că acest fenomen ar încetini conductivitatea.

De câteva decenii, savanţii au speculat că în anumite circumstanţe, electronii încetează să se mai comporte individual, iar coliziunile dese între ei ar duce la formarea unui întreg care curge ca un fluid vâscos şi care are proprietăţi unice. Acest fenomen a putut fi demonstrat recent, acum un an de zile, de aceeaşi echipă de cercetare care a efectuat studiul recent, ajungând la concluzia că electronii din grafen se comportă ca un fluid care este de 100 de ori mai vâscos decât mierea.

În noul studiu, savanţii au arătat că fenomenul este chiar şi mai bizar decât credeau. Aceştia au observat electronii din grafen depăşind o limită fundamentală a electronilor în metal, cunoscută că limita balistică a lui Landauer. Ceea ce înseamnă acest lucru, din punct de vedere practic, este că suntem mai aproape de a conduce electricitate prin materiale cu rezistenţă aproape zero, adică mult mai rapid decât până acum.

„Este unic şi contraintuitiv”

Deocamdată, această superconductivitate se poate atinge numai la temperaturi de sub 5,8 K (-267 grade Celsius). În noul studiu însă, cercetătorii au putut observa acest „curent superbalistic” la temperaturi relativ mari de 150 K (-123 grade Celsius). De fapt, rezistenţa a scăzut pe măsură ce a crescut temperatura, opusul a ceea ce se aştepta să se întâmple.

Din punct de vedere ştiinţific, cea mai mare surpriză este că „ştim de la şcoală că dezordinea creează rezistenţă electrică”, precizează Geim. „În cazul nostru, dezordinea indusă de împrăştierea electronilor reduce de fapt rezistenţa. Este unic şi contraintuitiv: electronii, atunci când alcătuiesc un lichid, încep să se propage mai rapid decât atunci când erau liberi”, conchide cercetătorul.

Analizat din altă perspectivă, fenomenul este destul de uşor de înţeles. Atunci când se deplasează liber, electronii se lovesc de marginile structurii moleculare a grafenului, dar atunci când se comportă ca un lichid, electronii de pe margine au un rol de tampon care împiedică electronii din interior să se lovească de margini, asigurându-le un drum mai lin prin reţeaua moleculară. Fenomenul poate fi comparat cu un râu, unde curentul este mai puternic în centru.

Aşadar, Geim şi echipa sa au numit noul fenomen fizic „conductivitate vâscoasă”, promiţând multe inovaţii în viitorul apropiat.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

Grafenul – materialul revoluţionar care va transforma secolul al XXI-lea

O nouă descoperire extraordinară despre materialul-minune al secolului al XXI-lea are potenţialul să schimbe lumea

Grafenul, „materialul-minune”, poate fi utilizat pentru a mări mult viteza internetului

Cercetătorii au descoperit o proprietate nouă pentru grafen, materialul viitorului