حرکت سیالی الکترونها در گرافن

نامِ یکی از آلوتروپ‌هایِ کربن است. این ماده تشکیل‌شده از یک ساختار بلوری لانه زنبوری دوبعدی است که در آن هر اتم کربن به کمک سه الکترون ظرفیت خود، با سه پیوند SP2 هیبریدیزه شده به سه اتم کربن دیگر متصل شده‌است. یک الکترون ظرفیت باقی‌مانده نیز بر روی کل صفحهٔ گرافین و بین تمام اتم‌ها به اشتراک گذاشته‌شده و الکترونِ آزاد است. در گرافیت (یکی دیگر از آلوتروپ‌هایِ کربن)، هر کدام از اتم‌هایِ چهارظرفیتیِ کربن، با سه پیوندِ کووالانسی به سه اتمِ کربنِ دیگر متصل شده‌اند و یک شبکهٔ گسترده را تشکیل داده‌اند. این لایه خود بر رویِ لایه‌ای کاملاً مشابه قرار گرفته‌است و به این ترتیب، چهارمین الکترونِ ظرفیت نیز یک پیوندِ شیمیایی داده‌است، اما این پیوندِ این الکترونِ چهارم، از نوعِ پیوندِ واندروالسی است که پیوندی ضعیف است. به همین دلیل لایه‌هایِ گرافیت به راحتی بر رویِ هم سر می‌خورند و می‌توانند در نوکِ مداد به کار بروند. گرافین ماده‌ای است که در آن تنها یکی از این لایه‌هایِ گرافیت وجود دارد و به عبارتی چهارمین الکترونِ پیوندیِ کربن، به عنوان الکترونِ آزاد باقی‌مانده‌است.

بتازگی پژوهشگران با مشاهده ی حرکت الکترونها در گرافن نشان دادند افزایش بی نظمی سبب رسانایی الکتریکی بیشتر در گرافن میشود.

گرافن به علت ساختار دوبعدی چندین مرتبه از مس رساناتر است. در بیشتر فلزات، رسانائی به علت ناخالصی کاهش میابد. زیرا الکترونها مانند توپهای بیلیارد به این ناخالصیها برخورد کرده و تغییر جهت میدهند. اما پژوهش جدید رفتار عجیب و متفاوتی از الکترونها هنگام حرکت در گرافن را نشان میدهد که برای ساخت مدارهای نانو الکترونیک آینده ضروری است.

براساس مبحثی جدید در فیزیک حالت جامد به نام ” الکترون هیدرودینامیک”، نشان داده میشود که در دمایی مشخص، برخورد الکترونها با یکدیگر بسیار زیاد میشود، بطوریکه آنها مانند مایعی چسبناک و سریعتر از الکترونهای پرتابی حرکت میکنند.

به گفته ی “سِر آندره گایم” برنده ی نوبل فیزیک 2010 بواسطه کارهایش در مورد گرافن : ” باور کلی این است که بی نظمی بیشتر منجر به مقاومت الکتریکی بیشتر میشود ولی در مورد گرافن بی نظمی بوجود آمده توسط پراش الکترونهای درون کریستال منجر به کاهش مقاومت الکتریکی میشود، که نتیجه ای منحصر به فرد است: زمانی که الکترونها شروع به حرکت به صورت مایعی چسبناک میکنند سرعت آنها از الکترونهای آزاد موجود در خلاء بیشتر است.”

در پژوهش اخیر، محققان مقاومت انقباضی گرافن را اندازه گیری کردند و دریافتند برخلاف فلزات معمول با افزایش دما کاهش میابد. با مطالعه ی مقاومت انقباضی در دماهای مختلف کمیت جدید فیزیکی بنام “رسانایی چسبناک” را معرفی کردند. آنها توانستند ویسکوزیته ی سیال الکترونی را با دقت بسیار زیادی اندازه گیری کنند و این اندازه گیری ها توافق خوبی با پیش بینی های تئوری دارد.

:small_red_triangle_down:نتایج این فعالیت پژوهشی که حاصل کار دانشمندان 10 دانشگاه معتبر می باشد در مجله Nature Physics به چاپ رسیده است.
:small_orange_diamond:لینک مقاله : goo.gl/WcTQuV

نوشتهٔ پیشین
برخورد دهنده هادرونی بزرگ ( LHC )
نوشتهٔ بعدی
هشت مقاله ی رد شده که به جوایز نوبل ختم شد

پست های مرتبط

نتیجه‌ای پیدا نشد.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست