Los físicos del Instituto de Ciencia Weizmann en Israel han tomado imágenes de los electrones que fluyen de manera viscosa a través de un nanodispositivo, al igual que el agua que fluye a través de una tubería. Predecido por mucho tiempo pero solo ahora visualizado por primera vez, este nuevo comportamiento curioso para los electrones tiene importantes implicaciones para el futurodispositivos electrónicos.
Desde ondas rugientes hasta remolinos de remolinos, el flujo de un líquido puede ser extremadamente rico. Tales fenómenos variados son el resultado de las muchas colisiones que ocurren entre las partículas que forman un líquido, y se describe por la física de la hidrodinámica. Sin embargo,, a pesar de estar cargados negativamente, los electrones generalmente fluyen a través de un conductor como un gas de manera aleatoria, esencialmente sin repelerse entre sí. Esto se debe a que la mayoría de los conductores están hechos de materiales altamente desordenados y los electrones que fluyen dentro chocan con más frecuencia con la mayoría.impurezas e imperfecciones. Para que los electrones fluyan como un líquido, se necesita un conductor más avanzado, por ejemplo, grafeno, una lámina de carbono de un átomo de espesor, que se puede hacer excepcionalmente limpia ". Las teorías sugieren que los electrones líquidos pueden funcionar bienhazañas que sus contrapartes balísticas o difusas no pueden, pero para obtener una prueba clara de que los electrones pueden formar un estado líquido, queríamos visualizar directamentee su flujo ", dijo el profesor Shahal Ilani, jefe del equipo de Weizmann en el Departamento de Física de la Materia Condensada.
Sin embargo, visualizar el flujo de electrones hidrodinámico en un material como el grafeno no es sencillo, ya que requiere una técnica especial que es simultáneamente lo suficientemente potente como para mirar dentro de un material, pero lo suficientemente suave como para evitar interrumpir el flujo de electrones. El equipo de Weizmann creó taluna técnica, que publicaron recientemente en Nanotecnología de la naturaleza . Produjeron un detector a nanoescala construido a partir de un transistor de nanotubos de carbono que puede obtener imágenes de las propiedades de los electrones que fluyen con una sensibilidad sin precedentes. "Nuestra técnica es al menos 1000 veces más sensible que los métodos alternativos, lo que nos permite visualizar fenómenos que anteriormente solo podíanser estudiado indirectamente ", dijo el Dr. Joseph Sulpizio, de Weizmann.
En su nuevo artículo, ahora publicado en Naturaleza , los investigadores de Weizmann aplicaron su novedosa técnica de imagen a dispositivos de grafeno de última generación producidos por el grupo del Prof. Andre Geim de la Universidad de Manchester. Estos dispositivos tienen forma de canales que guían los electrones que fluyen, de forma similar ala forma en que una tubería guía el flujo de agua. Y al igual que el agua fluye a través de una tubería, se observó que los electrones en el grafeno fluyen más rápido en el centro de los canales y más lento en las paredes, que es el sello distintivo del flujo hidrodinámico.
Este trabajo demuestra que los electrones pueden imitar los patrones de un fluido convencional. Esto puede resultar beneficioso para crear nuevos tipos de dispositivos electrónicos, incluidos los dispositivos de baja potencia en los que el flujo hidrodinámico reduce la resistencia eléctrica ". Centros de computación y consumidoresla electrónica está devorando una cantidad cada vez mayor de energía y, a la luz del cambio climático, es imperativo encontrar formas de hacer que los electrones fluyan con menos resistencia ", dijo el Dr. Lior Ella de Weizmann.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Weizmann . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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