Studiando come gli elettroni nel grafene bidimensionale possono letteralmente agire come un liquido, i ricercatori hanno aperto la strada a ulteriori ricerche su un materiale che ha il potenziale per consentire futuri dispositivi di elaborazione elettronica che superano i transistor al silicio.

Ricerca su un nuovo metodo per dimostrare in modo più accurato il comportamento degli elettroni simile a un liquido nel grafene, sviluppato dal ricercatore di Rensselaer Ravishankar Sundararaman e da un team di Quazar Technologies in India guidato da Mani Chandra, è stato recentemente pubblicato su Revisione fisica B .

Il grafene è un singolo strato atomico di grafite che ha guadagnato molta attenzione a causa delle sue proprietà elettroniche uniche. Recentemente, Sundararaman ha detto, gli scienziati hanno proposto che nelle giuste condizioni, gli elettroni nel grafene possono fluire come un liquido in un modo diverso da qualsiasi altro materiale.

Per illustrare questo, Sundararaman paragona gli elettroni alle gocce d'acqua. Quando poche gocce ricoprono il fondo di un barattolo, il loro movimento è prevedibile in quanto seguono il movimento del contenitore quando è inclinato da un lato all'altro. È così che si comportano gli elettroni nella maggior parte dei materiali quando entrano in contatto con gli atomi e rimbalzano su di essi. Questo porta alla legge di Ohm, l'osservazione che la corrente elettrica che scorre attraverso un materiale è proporzionale alla tensione applicata ai suoi capi. Rimuovere la tensione, e la corrente si ferma.

Ora immagina un bicchiere mezzo pieno d'acqua. Il movimento del liquido, soprattutto mentre scuoti il ​​barattolo, è molto meno uniforme perché le molecole d'acqua entrano maggiormente in contatto tra loro invece che con le pareti del barattolo, permettendo all'acqua di scorrere e vorticare. Anche quando smetti di muovere il vetro, il movimento dell'acqua continua. Sundararaman confronta questo con il modo in cui gli elettroni continuano a fluire nel grafene, anche dopo che la tensione si è interrotta.

I ricercatori sapevano che gli elettroni nel grafene avevano il potenziale per agire in questo modo, ma eseguire esperimenti per creare le condizioni necessarie per questo comportamento è difficile. In precedenza, Sundararaman ha detto, gli scienziati hanno applicato la tensione a un materiale e hanno cercato una resistenza negativa, ma non era un metodo molto sensibile.

I calcoli che Sundararaman e il suo team hanno presentato in questo ultimo lavoro mostrano che facendo oscillare la tensione, imitando il movimento di scuotimento nell'esempio del barattolo, i ricercatori possono identificare e misurare più accuratamente i vortici creati e il comportamento idrodinamico degli elettroni.

"Puoi ottenere proprietà elettroniche davvero strane e utili da questo, " disse Sundararaman, assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali. "Perché scorre come un liquido, ha il potenziale per mantenere il suo slancio e andare avanti. Potresti avere una conduzione con molta meno perdita di energia, che è estremamente utile per rendere molto veloci i dispositivi a bassa potenza."

Sundararaman ha chiarito che è necessario fare molta più ricerca prima che un dispositivo del genere possa essere creato e applicato all'elettronica. Ma il metodo delineato da questo documento, comprese le misurazioni che i ricercatori dicono che dovrebbero essere prese, consentirà un'osservazione più accurata di questo flusso idrodinamico di elettroni nel grafene e in altri materiali promettenti.