Mini-lab af grafen

Et team af fysikere fra Europa og Sydafrika viste, at elektroner, der bevæger sig tilfældigt i grafen, kan efterligne dynamikken i partikler som kosmiske stråler, trods rejser med en brøkdel af deres hastighed, i et papir, der er ved at blive offentliggjort i European Physical Journal B .

Andrey Pototsky og kolleger brugte deres viden om grafen, som er lavet af et kulstoflag, et atom tykt, og pakket i et bikagegittermønster. I sådant materiale ændrer interaktionen mellem elektroner og atomer den effektive masse af elektronerne. Som resultat, elektronernes energi i grafen ligner fotonenergien.

Derfor, elektroner i grafen kan betragtes som opfører sig som kosmiske stråler, som tilhører en familie kendt som ultra-relativistiske partikler, selvom deres faktiske hastighed er hundrede gange lavere end lysets hastighed.

Forfatterne anvendte de klassiske ligninger, der blev brugt til at beskrive tilfældig bevægelse-såkaldt Brownsk bevægelse-til at studere elektroners dynamik inden for rammerne af deres grafenminilaboratorium. De overvejede forskellige grafenchipsgeometrier og udsatte dem for skiftende forhold, der påvirker den måde, hvorpå disse elektroner diffunderer gennem materialet, såsom temperatur og elektrisk feltstyrke.

Går et skridt videre, forfatterne var i stand til at rette op på elektronudsving og kontrollere selve elektronbevægelsen, fra en usædvanlig kaotisk bevægelse til en periodisk bevægelse, ved at variere det elektriske felt.

Fremtidigt arbejde vil eksperimentelt demonstrere, hvordan variation af temperaturen kan bruges positivt til at forbedre grafenchips 'ydeevne ved at få større kontrol over elektrontransport. Sådanne grafen mini-laboratorier kan også i sidste ende hjælpe os med at forstå dynamikken i stof og anti-stof i kosmiske stråler.