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眼见为实:电子真能像水一样流动

发布时间:2019/12/12 创新 浏览:106

很长时间以来,科学家就预测,电子可像水一样流动,但电子的这种行为一直未被观察到。现在,以色列科学家在最新一期《自然》杂志刊文称,他们首次观测到电子的这一奇特行为,这一最新研究有望催生低功率电子设备。
魏兹曼科学研究所的沙哈尔·伊拉尼教授说:“理论表明,液态电子可以做到其他类电子做不到的事情。但要获得清晰而确凿的证据,证明电子的确可以形成液态,我们希望能直接看到其流动的情形。”
为使电子像液体一样流动,需要一种更高级的导体,如石墨烯——单个原子厚的碳薄层。但让石墨烯等材料内的电子流可视化并非易事,因为做到这一点需要一项特殊技术。这种技术必须足够“强大”,可以窥视材料内部;同时又必须足够“温柔”,不会破坏电子流。
据物理学家组织网10日报道,魏兹曼团队开发出了这一技术。他们研制出一种由碳纳米管晶体管制成的纳米级探测器,该探测器可以前所未有的灵敏度对流动电子成像。约瑟夫·苏尔皮齐奥博士说:“这种技术比其他方法至少灵敏1000倍,使我们能对以前只能间接研究的现象进行直接研究。”
英国曼彻斯特大学的安德烈·吉姆教授团队研制出了引导电子流动的石墨烯通道,类似于引导水流的管道。研究人员用碳纳米管晶体管探测器对其进行观察和成像,他们观察到,石墨烯内电子在通道中心流动得更快;在壁上流动得更慢。
研究人员指出,电子可像液体一样流动,这有望催生新型电子设备,包括借助流体动力流降低电阻的低功率设备等。
研究人员解释道:“鉴于计算中心和消费电子产品耗能越来越多,且气候变化带来的影响不断加剧,找到使电子在电阻更小的情况下流动的方法势在必行。”
总编辑圈点
我们常说电流,那电流真的是电在流动吗?教科书告诉我们,电流只是电荷的定向移动,是自由电子一个接一个的将能量传递出。我们一般也都把电流理解为一种形象化的说法,不会真的想去“看”电是怎么“流”的。但现在科学家证实,电子其实是可以像水流过管道一样流动的,只是这种行为一直未被观察到而已。其可视化后的一个最大用处,就是可以被利用来研发前所未有高效的电子设备。