|
Чудесный материал нарушил закон физики
|
|
|
|
Впервые созданный в 2004 году учеными Андре Геймом и Константином Новоселовым (получившими Нобелевскую премию по физике за свои усилия в 2010 году), графен — двумерный материал, состоящий из атомов углерода, - с тех пор называют “волшебным” и “чудодейственным материалом” за то, что он прочнее стали и обладает лучший проводник, чем медь. Спустя два десятилетия графен, наконец, находит свое применение в различных отраслях промышленности и, вероятно, будет играть центральную роль в технологиях будущего.
|
|
|
|
Теперь новая работа ученых из Индийского научного института (IISc) в Бангалоре, Индия, и Национального института материаловедения в Японии показывает, что чудеса графена никогда не прекращались. Они обнаружили, что когда электронный состав графена настроен на точку Дирака — момент, когда материал не является ни металлом, ни изолятором, — субатомная структура ведет себя подобно квантовой жидкости.
|
|
|
|
Фактически, он даже приблизился к свойствам “идеальной жидкости”, то есть когда материал не проявляет вязкости. Это очень похоже на кварк-глюонную плазму, субатомный первичный бульон Вселенной, который образовался через долю секунды после Большого взрыва (а также образуется в недрах Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе).
|
|
|
|
Возможно, еще более удивительным является то, что графен, по-видимому, нарушает хорошо известное правило физики, известное как закон Видемана–Франца, который гласит, что соотношение тепловой и электрической проводимости металла пропорционально температуре. Вместо этого они обнаружили обратную зависимость, которая привела к 200-кратному отклонению от этого закона. Другими словами, теплопроводность увеличивалась по мере уменьшения электропроводности (и наоборот). Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Physics.
|
|
|
|
|
|
|
“Удивительно, что так много всего можно сделать с одним слоем графена даже спустя 20 лет после открытия”, - сказал Ариндам Гош, один из соавторов исследования из IISc, в заявлении для прессы.
|
|
|
|
Несмотря на свою драматическую природу, это нарушение закона Видемана–Франца не было полной неожиданностью. В исследовании 2016 года, опубликованном в журнале Science, отмечалось, что графен демонстрирует такое поведение в точке Дирака. Однако это исследование идет немного дальше, заявляя, что это первый случай, когда стала возможной универсально применимая экспериментальная оценка электропроводности.
|
|
|
|
“Наш эксперимент раскрывает недостающий элемент потенциала высококачественного графена в качестве испытательного стенда для некоторых объединяющих концепций в физике”, - пишут авторы.
|
|
|
|
Теперь исследователи рассматривают графен как потенциально недорогую платформу для изучения концепций в области физики высоких энергий и астрофизики, включая термодинамику черных дыр и масштабирование энтропии запутанности. Графен также может стать особенно мощным квантовым датчиком, поскольку он способен обнаруживать чрезвычайно слабые магнитные поля.
|
|
|
|
Другими словами, спустя примерно 20 лет после его открытия потенциал графена все еще не реализован в полной мере.
|
|
|
|
Источник
|
