Сверхчистый графен продемонстрировал уникальные свойства, став платформой для изучения жидкости Дирака. Рекордное отклонение от классических законов физики открывает возможности для фундаментальной науки и практического применения в высокоточной сенсорике.
Международная команда физиков из Индийского института науки и Национального института материаловедения Японии впервые экспериментально зафиксировала в графене уникальное состояние электронов, которые движутся как идеальная квантовая жидкость, практически без трения. Это достижение не только подтверждает давние теоретические предсказания, но и открывает принципиально новые возможности для изучения законов микромира и развития квантовых технологий, пишет ScienceDaily.
Для наблюдения необычного эффекта ученые создали сверхчистые образцы графена, минимизировав влияние дефектов и примесей, которые обычно маскируют тонкие квантовые явления. Измерения показали поразительный результат: при низких температурах теплопроводность и электропроводность материала менялись в противоположных направлениях.
Это явление прямо противоречит закону Видемана — Франца, одному из краеугольных камней физики металлов. Согласно этому закону, перенос заряда и тепла в проводниках должен быть пропорциональным. Отклонения, зафиксированные в эксперименте, превысили 200 раз, что стало рекордным показателем и свидетельствовало о переходе электронов в совершенно новое коллективное состояние.
Необычное поведение электронов наблюдается в так называемой «точке Дирака» — особом состоянии вещества, когда графен находится на границе между металлическим и диэлектрическим (изолирующим) состоянием. В этой точке электроны перестают вести себя как отдельные частицы и начинают двигаться синхронно, подобно частицам в потоке жидкости. Это состояние получило название «жидкость Дирака».
Источник: hi-tech.mail.ru