眼见为实电子真的可以像水一样流动

2019-12-12 11:35 来源:和讯科技

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电子像水一样流动(艺术地图)。图片来源:以色列魏茨曼科学研究所

北京科技日报,12月11日(记者刘霞)——科学家早就预测电子可以像水一样流动,但这种电子行为尚未观察到。现在,以色列科学家在最新一期的《自然》杂志上说,他们首次观察到了这种奇怪的电子行为,这项最新的研究有望催生低功率电子器件。

魏茨曼科学研究所的沙查尔·伊兰尼教授说:“理论表明,液体电子可以做其他种类电子做不到的事情。然而,为了获得明确和确凿的证据,证明电子确实可以形成液态,我们希望能够直接看到电子流。”

为了让电子像液体一样流动,需要一个更高级别的导体,比如石墨烯——,一层具有单个原子厚度的碳薄层。但是可视化石墨烯等材料中的电子流并不容易,因为它需要特殊的技术。技术必须“足够强大”才能窥视材料内部;与此同时,它必须足够“温和”,以免损坏电子流。

根据物理学家组织网络10日的一份报告,魏茨曼的团队开发了这项技术。他们开发了一种由碳纳米管晶体管制成的纳米级探测器,可以以前所未有的灵敏度对流动的电子成像。约瑟夫·苏皮齐奥博士说:“这项技术比其他方法至少灵敏1000倍,使我们能够直接研究以前只是间接研究的现象。”

英国曼彻斯特大学的安德烈·吉姆教授的团队开发了石墨烯通道来引导电子流,类似于引导水流的通道。研究人员用碳纳米管晶体管探测器观察并成像石墨烯。他们观察到石墨烯中的电子在通道中心流动得更快。它在墙上流动得更慢。

研究人员指出,电子可以像液体一样流动,这有望导致新型电子设备,包括使用流体动力流动来降低阻力的低功率设备。

研究人员解释说:“考虑到计算中心和消费电子产品消耗越来越多的能源,气候变化的影响也在增加,必须找到让电子以更小的阻力流动的方法。”

总编辑圈

我们经常说电流在流动。真的是电吗?教科书告诉我们,电流只是电荷的定向运动,自由电子一个接一个地传递能量。总的来说,我们也把电理解为一种视觉陈述,我们并不想“看到”电是如何流动的。但是现在科学家已经证实电子实际上可以像水一样流过管道,但是这种行为还没有被观察到。它在可视化之后最大的用途之一是它可以被用来以前所未有的效率开发电子设备。