Grafen umožní turbulentní proudění elektronů: výjimka pro Ohmův zákon?
26.2.2016, Jan Vítek, aktualita
Grafen je velice zajímavý materiál, který slibuje nepřeberné možnosti využití. Nyní vědci objevili, že grafen může změnit chování elektronů, které namísto prostého pohybu od jednoho pólu k druhému dokáží vířit a tvořit "negativní odpor".
Základní poučkou, kterou známe z fyziky na základní škole, je, že protiklady se přitahují. Malí špunti to nejlépe pochopí poté, co jim dáme do ruky dva magnety, které se v jisté orientaci přitahují a v opačné odpuzují. Stejné je to s elektrickou polaritou, která určuje, jakým směrem bude proudit tok elektronů. Jenomže do této jednoduché představy moc nezapadá grafen, čili materiál tvořený pouze jednou vrstvou atomů uhlíku. Ten je nadějný materiál pro výrobu nových žárovek, baterií a dalších zařízení, která slibují podstatně lepší vlastnosti než ta aktuálně využívaná.
Dva týmy fyziků učinily objev (respektive byl potvrzen starší předpoklad), že grafen může donutit elektrony, aby se chovaly méně jako prosté nosiče náboje pohybující se pouze jedním směrem a začaly připomínat chování kapaliny, respektivy vody v řečišti. Ta také u břehů může vířit a vytvářet zpětný proud, čili takové elektrony mohou částečně putovat v protisměru, čímž tvoří fenomén označený jako "negativní odpor". Důležité je také to, že grafen to může zajistit při pokojových teplotách.
Grafen je materiál, který má zajímavé vlastnosti. Jako kovy se vyznačuje vysokou vodivostí a nízkým odporem, ovšem na rozdíl od nich provádí s procházejícími elektrony různé zajímavé věci. Ty prezentovali profesoři Leonid Lebitov (MIT) a Gregory Falkovich (izraelský Weizmann Institute of Science) s využitím grafenové pásky. Když do ní přivedli proud, pak se elektrony v ní nechovaly jako v normálním kovovém vodiči, čili se jejich energie jako v klasickém odporu neměnila na teplo. Elektrony namísto toho začaly u okrajů proudit opačným směrem.
Na práci zmíněných profesorů navázal další fyzik, Andre Geim z University of Manchester, který se pokusil změřit pozorovanou viskozitu. Potvrdil tak přítomost vírů a "ukázal, že elektronový proud v grafenu vypadal jako stokrát viskoznější než med, což je v rozporu s obecným přesvědčením, že se elektrony chovají podobně jako plyn".
Jde o zcela nový výzkum a vědci zatím netuší, jakým způsobem by šlo v praxi aplikovat to, co zjistili. Poznamenali ale, že přenos tepelné energie je v tomto případě úzce spojen s přenosem elektrického náboje, takže se nyní mohou zaměřit právě na pozorování tohoto fenoménu právě při měření tepelné vodivosti. Některé části grafenu se tak zahřívají mnohem více než jiné, přičemž se tvoří velice komplexní diagram s velice teplými místy, jež mohou být v blízkosti naopak pozoruhodně chladných míst.
Tento objev byl označen i za okénko do makrosvěta kvantové fyziky. Kvantové jevy jsou dle profesora Levitova obvykle nepozorovatelné nad úrovní jednotlivých částic, ovšem v prostředí grafenu je tomu právě naopak. Nyní dle něj záleží především na tom, zda se podaří přijít s lepším způsobem výroby grafenu, který je v této době stále velice složité vytvořit. Ten bude zapotřebí k tomu, aby byly jeho vlastnosti důkladně prozkoumány a výzkum jeho vlastností mohl probíhat vyšším tempem.
Zdroj: Extremetech
Dva týmy fyziků učinily objev (respektive byl potvrzen starší předpoklad), že grafen může donutit elektrony, aby se chovaly méně jako prosté nosiče náboje pohybující se pouze jedním směrem a začaly připomínat chování kapaliny, respektivy vody v řečišti. Ta také u břehů může vířit a vytvářet zpětný proud, čili takové elektrony mohou částečně putovat v protisměru, čímž tvoří fenomén označený jako "negativní odpor". Důležité je také to, že grafen to může zajistit při pokojových teplotách.
Grafen je materiál, který má zajímavé vlastnosti. Jako kovy se vyznačuje vysokou vodivostí a nízkým odporem, ovšem na rozdíl od nich provádí s procházejícími elektrony různé zajímavé věci. Ty prezentovali profesoři Leonid Lebitov (MIT) a Gregory Falkovich (izraelský Weizmann Institute of Science) s využitím grafenové pásky. Když do ní přivedli proud, pak se elektrony v ní nechovaly jako v normálním kovovém vodiči, čili se jejich energie jako v klasickém odporu neměnila na teplo. Elektrony namísto toho začaly u okrajů proudit opačným směrem.
Na práci zmíněných profesorů navázal další fyzik, Andre Geim z University of Manchester, který se pokusil změřit pozorovanou viskozitu. Potvrdil tak přítomost vírů a "ukázal, že elektronový proud v grafenu vypadal jako stokrát viskoznější než med, což je v rozporu s obecným přesvědčením, že se elektrony chovají podobně jako plyn".
Jde o zcela nový výzkum a vědci zatím netuší, jakým způsobem by šlo v praxi aplikovat to, co zjistili. Poznamenali ale, že přenos tepelné energie je v tomto případě úzce spojen s přenosem elektrického náboje, takže se nyní mohou zaměřit právě na pozorování tohoto fenoménu právě při měření tepelné vodivosti. Některé části grafenu se tak zahřívají mnohem více než jiné, přičemž se tvoří velice komplexní diagram s velice teplými místy, jež mohou být v blízkosti naopak pozoruhodně chladných míst.
Tento objev byl označen i za okénko do makrosvěta kvantové fyziky. Kvantové jevy jsou dle profesora Levitova obvykle nepozorovatelné nad úrovní jednotlivých částic, ovšem v prostředí grafenu je tomu právě naopak. Nyní dle něj záleží především na tom, zda se podaří přijít s lepším způsobem výroby grafenu, který je v této době stále velice složité vytvořit. Ten bude zapotřebí k tomu, aby byly jeho vlastnosti důkladně prozkoumány a výzkum jeho vlastností mohl probíhat vyšším tempem.
Zdroj: Extremetech
