17 марта 2017
Z Гранит науки Все выпуски

«Электроны становятся сверхбаллистическими»


Время выхода в эфир: 17 марта 2017, 08:42

В составе международной группы ученых, которые открыли феномен ускоренного потока электронов в вязком состоянии, сотрудник Института проблем передачи информации им. А. А. Харкевича Российской академии наук и Института Вейцмана (Weizmann Institute) в Израиле Григорий Фалькович (Gregory Falkovich). Ведущий автор статьи об этом в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences – Леонид Левитов (Leonid Levitov) из Массачусетского технологического института (MIT). Авторы показали, что в определенных условиях электроны проносятся через так называемый «точечный контакт» в металле быстрее, чем это теоретически допустимо. Такой поток, названный «сверхбаллистическим», «подобен поведению газов, проходящих, через зажатое отверстие, и имеет место в квантово-механической электронной жидкости», поясняет Левитов. И газы, проходящие по узкой трубке, и электроны, движущиеся сквозь точечный участок в металле, ведут себя одинаковым парадоксальным образом: множество молекул газа, так же как и множество электронов, проходит через «бутылочное горлышко» быстрее, чем небольшое их количество. Для образности портал MIT приводит следующую аналогию: представьте себе толпу людей, которые пытаются все и сразу протиснуться в дверь, но внутри все они оказываются быстрее, чем один человек, проходящий беспрепятственно. У фундаментальной физики есть этому объяснение.

Через проходные отверстия заданного размера несколько молекул газа проходят по прямой траектории и свободно, и при случайных траекториях движения большинство молекул вскоре столкнутся со стенками и оттолкнутся от них, теряя при этом энергию и замедляясь. Но в случае большой партии молекул чаще будут происходить столкновения молекул между собой, чем со стенками, и такие столкновения безубыточны, потому что общая энергия двух сталкивающихся частиц остается неизменной, следовательно, замедления движущихся молекул не происходит. По мере возрастания плотности молекул в проходном отверстии в какой-то момент достигается гидродинамическое давление, которое проталкивает газ, иными словами, молекулы ускоряет «давка», поясняет Левитов. Подобный феномен применительно к электронам, которые взаимодействуют друг с другом и образуют квантовую жидкость, описывается в новой статье. «Эффект может иметь значительные практические приложения в создании новой ‘вязкой электроники’ на основе графена и других наноматериалов» – приводит слова Григория Фальковича пресс-релиз института имени А.А. Харкевича, поясняя, что вязкая электронная жидкость может течь при довольно высоких температурах, а это открывает совершенно новые перспективы для наноэлектроники. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».



Загрузка комментариев...

Самое обсуждаемое

Популярное за неделю

Сегодня в эфире