Исследователи из Гарвардского университета и компании Raytheon BBN Technology обнаружили, что заряженные частицы, которые обеспечивают передачу электрического заряда от поверхности графена высокой чистоты, ведут себя как жидкость, с некоторыми релятивистскими свойствами. Это открытие может привести к появлению новых технологий для эффективного преобразования тепла в электрическую энергию и в более экзотические вещи, например, чипсы, на поверхности которых могут быть сформированы некоторые аспекты поведения сверхновых звезд, черные дыры и другие астрономические объекты.
Известно, что графен-это очень легкий и прочный материал, имеет высокие показатели электрической и тепловой проводимости, является одновременно и прочная, и гибкая. Такой уникальный набор характеристик этого материала позволяет рассматривать в качестве альтернативы замены кремнию в электронике или литию в аккумуляторных батареях. Кроме этого, кабели для первого космического лифта, когда будет построен, он может быть изготовлен из одного или ближайшего «родственника» — углеродных нанотрубок.
Исследователи, возглавляемые профессором Филипом ким (Prof. Philip Kim), найден еще один способ для получения высококачественных листов графена и используется для обнаружения еще одно замечательное свойства этого материала. Они обнаружили, что при определенных условиях частицы, переносящие электрический заряд с поверхности графена, ведут себя больше как жидкость, вместо того, чтобы отталкиваться друг от друга, эти частицы сталкиваются друг с другом миллиарды раз в секунду.
Команда профессора Ким изолировал только слой графена, защищая его с обеих сторон слоями нитрида бора, прозрачный кристаллический материал, известный под названием «белый графен» для аналогичными свойствами и атомарного строения. Специально оставил без защитного слоя края листа графена были покрыты ионизированными заряженных частиц и, благодаря этому, ученые смогли наблюдать из первых рук на процессы движения электрических зарядов, которые возникли под влиянием приложенного извне электрического потенциала и потока тепла.
Когда большинство из материалов, подвергается воздействию электрического поля, отрицательно заряженные электроны и антиподы, электронные дыры, движутся в противоположных направлениях. Тем не менее, при определенных условиях, например, под действием тепла от внешнего источника, эти средства отрицательного и положительного шарики начинают двигаться в том же направлении. Но в любом случае заряженных частиц в нормальных условиях практически не взаимодействуют друг с другом.
Тем не менее, двумерный характер и сотовидная структура графена высокой чистоты заставляют заряженные частицы движутся в одном направлении, не сталкиваясь друг с другом с большой частотой, формируя, что-то вроде сильно взаимодействующая квазирелятивистской существо, известное как жидкость Дирак. «Физика, которые мы нашли, изучая черные дыры и теория суперструн, была найдена и на поверхности графена», — говорит Эндрю Лукаса (Andrew Lucas), один из исследователей, «Это первый пример релятивистской гидродинамической системы в металлической материал».
Находятся в графене эффекты релятивистской гидродинамики могут быть использованы для создания чипов, которые работают в различных от традиционных принципах электроники. Это, в свою очередь, позволит не только обеспечить высокую производительность этих чипов. Эти чипы могут быть использованы в качестве испытательных средств для экспериментов, раскрывающих суть сложных квантовых явлений, событий, которые до этого времени были найдены только для некоторых видов астрономических объектов.
