物理学家第一次想象电子像水一样流动

以色列魏兹曼科学研究所的物理学家对电子流过的粘性成像，就像流经管道的水一样，流过纳米器件。长期以来一直被预测，但直到现在才第一次被可视化，这种对电子的好奇新行为对未来的电子设备具有重要意义。

从咆哮的波浪到漩涡状的漩涡，液体的流动可能非常丰富。这种变化的现象是构成液体的粒子之间发生许多碰撞的结果，并由流体动力学物理学描述。但是，尽管带负电，电子通常通常以随机的方式流过类似气体的导体，基本上不会互相排斥。这是因为大多数导体是由高度无序的材料制成的，并且内部流动的电子与许多杂质和缺陷的碰撞更为频繁。为了使电子像液体一样流动，人们需要一种更高级的导体，例如石墨烯，即一种原子厚的碳片，可以使其格外干净。沙哈尔·伊拉尼(Shahal Ilani)教授说：“理论表明，液态电子可以执行其弹道或扩散对等电子所不能达到的出色功能。但是，要获得清晰的证据证明电子确实可以形成液态，我们希望直接可视化其流动，”沙哈尔·伊拉尼(Shahal Ilani)教授说，凝聚态物理系Weizmann小组负责人。

但是，可视化石墨烯等材料中的流体动力学电子流并不简单，因为它需要一种特殊的技术，该技术必须既强大又足以窥视材料内部，同时又足够柔和以避免破坏电子流。魏茨曼(Weizmann)小组创造了这种技术，并于最近在《自然纳米技术》(Nature Nanotechnology)上发表。他们生产了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成像流动的电子的特性。“我们的技术比其他方法至少灵敏1000倍，这使我们能够成像以前只能间接研究的现象，”魏兹曼的约瑟夫·苏尔皮齐奥博士说。

魏茨曼的研究人员在他们的新论文(现已发表在《自然》上)中，将其新颖的成像技术应用于曼彻斯特大学安德烈·吉姆教授小组生产的最新石墨烯器件。这些设备被成形为引导流动电子的通道，类似于管道引导水流的方式。就像水流过管道一样，观察到石墨烯中的电子在通道中心流动得更快，而在壁上流动得更慢，这是流体动力流动的标志。

这项工作证明了常规流体的图案可以被电子模仿。这对于创建新型电子设备可能是有益的，包括水动力流降低电阻的低功率设备。“计算中心和消费电子产品正在消耗越来越多的能量，并且鉴于气候变化，必须找到使电子流动而阻力较小的方法，” Weizmann的Lior Ella博士说。

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