Concezione artistica dell'idrodinamica elettronica, illustrato come un fiume di elettroni che scorre nel grafene. La viscosità generata dalla repulsione tra gli elettroni (sfere rosse) li fa fluire con una densità di corrente parabolica, rappresentato dal fronte d'onda della schiuma bianca. Credito:Weizmann Institute of Science 
Dalle onde ruggenti ai vortici vorticosi, il flusso di un liquido può essere estremamente ricco. Fenomeni così vari sono il risultato delle numerose collisioni che avvengono tra le particelle che compongono un liquido, ed è descritto dalla fisica dell'idrodinamica. Però, nonostante sia caricato negativamente, gli elettroni di solito fluiscono attraverso un conduttore come un gas in modo casuale essenzialmente senza respingersi l'un l'altro. Questo perché la maggior parte dei conduttori sono realizzati con materiali altamente disordinati, e gli elettroni che fluiscono all'interno si scontrano più frequentemente con le numerose impurità e imperfezioni. Per far fluire gli elettroni come un liquido, ci vuole un conduttore più avanzato, Per esempio, grafene:un foglio di carbonio dello spessore di un atomo, che può essere reso eccezionalmente pulito. "Le teorie suggeriscono che gli elettroni liquidi possono eseguire fantastiche imprese che le loro controparti balistiche o diffusive non possono. Ma per ottenere una prova chiara che gli elettroni possono effettivamente formare uno stato liquido, volevamo visualizzare direttamente il loro flusso, " ha detto il prof. Shahal Ilani, capo del team Weizmann nel Dipartimento di Fisica della Materia Condensata.
Visualizzare il flusso di elettroni idrodinamici in un materiale come il grafene non è semplice, anche se, poiché richiede una tecnica speciale che è contemporaneamente abbastanza potente da scrutare all'interno di un materiale, ma abbastanza delicato da evitare di interrompere il flusso di elettroni. Il team di Weizmann ha creato una tale tecnica, che hanno pubblicato di recente in Nanotecnologia della natura . Hanno prodotto un rivelatore su nanoscala costruito da un transistor a nanotubi di carbonio in grado di visualizzare le proprietà degli elettroni in movimento con una sensibilità senza precedenti. "La nostra tecnica è almeno 1000 volte più sensibile dei metodi alternativi, che ci permette di immaginare fenomeni che prima potevano essere studiati solo indirettamente, " disse il dottor Giuseppe Sulpizio, di Weizmann.
Nel loro nuovo documento, ora pubblicato in Natura , i ricercatori di Weizmann hanno applicato la loro nuova tecnica di imaging a dispositivi di grafene all'avanguardia prodotti dal gruppo del Prof. Andre Geim dell'Università di Manchester. Questi dispositivi sono modellati in canali che guidano gli elettroni che scorrono, simile al modo in cui un tubo guida il flusso dell'acqua. E proprio come l'acqua scorre attraverso un tubo, gli elettroni nel grafene sono stati osservati scorrere più velocemente al centro dei canali e più lentamente alle pareti, che è il segno distintivo del flusso idrodinamico.
Questo lavoro dimostra che i modelli di un fluido convenzionale possono essere imitati dagli elettroni. Ciò può rivelarsi utile per la creazione di nuovi tipi di dispositivi elettronici, compresi i dispositivi a bassa potenza in cui il flusso idrodinamico abbassa la resistenza elettrica. "I centri di calcolo e l'elettronica di consumo stanno divorando una quantità sempre maggiore di energia, e alla luce del cambiamento climatico, è imperativo trovare modi per far fluire gli elettroni con meno resistenza, " ha detto il dottor Lior Ella di Weizmann.
