Российские физики впервые продемонстрировали, как завихренный ток электронов в графене может течь не в ту сторону: не от плюса к минусу, как постулирует закон Ома, а наоборот.
Работа Григория Фальковича из Института проблем передачи информации имени Харкевича РАН и Леонида Левитова из Массачусетского технологического института опубликована в журнале Nature Physics. Детали исследования приводит пресс-служба ИППИ РАН.
Считается, что в критических режимах квантовые системы сильно взаимодействующих электронов должны вести себя подобно вязкой жидкости. Но до сих пор никто не мог зафиксировать проявления этой электронной вязкости.
В новой работе ученые показали, что таким «маркером» может служить завихренность, которая тесно связана с парадоксальным, но легко наблюдаемым макроскопическим поведением постоянного тока. Завихренность возникает в вязком потоке электронов в графене и 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, — комментирует свое открытие Григорий Фалькович. — Причина этого в том, что электроны в графене могут сильно взаимодействовать друг с другом и в результате вовлекать в движение соседние слои, то есть течь как вязкая жидкость, создавая вихри».
Недавно российские химики обнаружили у графена еще одно уникальное свойство, которое позволяет целенаправленно изменять реакционную способность молекул, регулировать активность катализаторов и конструировать углеродные нанореакторы нового типа.