นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นของเหลวควอนตัมของอิเล็กตรอนใน graphen เป็นครั้งแรกแสดงพฤติกรรมเกือบสมบูรณ์แบบของของเหลวและการส่องแสงบนปริศนาของฟิสิกส์ควอนตัม
รูปถ่าย: JA Creative/Shutterstock.comในความพยายามร่วมกันนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งอินเดียและสถาบันวิทยาศาสตร์วัสดุแห่งชาติญี่ปุ่นได้จับสถานะของเหลวที่เข้าใจยากใน graphen การศึกษาถูกตีพิมพ์ใน ฟิสิกส์ธรรมชาติและเขาพยายามที่จะตอบคำถามว่าอิเล็กตรอนทำงานอย่างสมบูรณ์แบบโดยไม่มีแรงเสียดทาน
ความไม่สมบูรณ์ของอะตอมและมลพิษในวัสดุหมายความว่าเป็นการยากมากที่จะตรวจสอบพฤติกรรมของอิเล็กตรอนนี้ อย่างไรก็ตามการทดสอบใหม่กับตัวอย่างกราฟีนที่ทำความสะอาดเป็นพิเศษสามารถหาวิธีทำ
มันวิเศษมากที่มีหลายสิ่งที่จะทำบนกราฟีนเพียงชั้นเดียวแม้หลังจากการค้นพบ 20 ปี
Arindam Ghosh ผู้แต่งและศาสตราจารย์ผู้สื่อข่าวภาควิชาฟิสิกส์สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งอินเดีย
นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างตัวอย่างกราฟีนที่สะอาดมากและตรวจสอบว่าพวกเขาดำเนินการทั้งไฟฟ้าและความร้อนได้อย่างไร สิ่งที่พวกเขาพบนั้นน่าประหลาดใจ: การนำไฟฟ้าสองประเภทเป็นสัดส่วนผกผัน เมื่อค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นการนำความร้อนจะลดลงและในทางกลับกัน
ความสัมพันธ์นี้ตรงกันข้ามกับแนวคิดที่รู้จักกันดีที่เรียกว่าหลักการของ Videmann-Franz ซึ่งระบุว่าค่าของค่าไฟฟ้าและความร้อนควรเกี่ยวข้องอย่างแม่นยำ ในกรณีนี้ความสัมพันธ์ชนกันมากกว่า 200 ที่อุณหภูมิต่ำ
นักวิทยาศาสตร์พบว่าทั้งการรับภาระและความร้อนในตัวอย่างกราฟีนนั้นขึ้นอยู่กับความเป็นอิสระของวัสดุสากลเท่ากับค่าการนำไฟฟ้าเชิงปริมาณค่าพื้นฐานที่เชื่อมต่อกับการรับส่งข้อมูลอิเล็กตรอน
พฤติกรรมที่ไม่ธรรมดานั้นสามารถมองเห็นได้มากที่สุดใกล้กับ “Dirac Point” ซึ่งเป็นรัฐที่กราฟเฟนไม่ทำงานทั้งโลหะหรือฉนวน ณ จุดนี้อิเล็กตรอนหยุดทำตัวเหมือนอนุภาคแต่ละตัวและแทนที่จะไหลเป็นของเหลวมวลที่มีค่าต่ำ ของเหลวทำงานเหมือนน้ำ แต่มีความเหนียวน้อยลงประมาณร้อยเท่า
เนื่องจากพฤติกรรมนี้คล้ายกับน้ำตั้งอยู่ใกล้กับจุดเดิร์คจึงเรียกว่าของเหลว dirac-exicatic ของสสารซึ่งเลียนแบบพลาสมาของควาร์ก-กลูออนซุปของอนุภาคย่อยพลังงานสูงที่สังเกตได้ในเครื่องเร่งความเร็วของอนุภาคในอนุภาคเซิร์นเซิร์น–
Angket Majumdar, การศึกษาผู้เขียนคนแรกและนักศึกษาปริญญาเอก, ภาควิชาฟิสิกส์, สถาบันวิทยาศาสตร์อินเดีย
นักวิทยาศาสตร์ยังประเมินความหนืดของของเหลว Dirac นี้และค้นพบว่ามันเป็นของเหลวที่สมบูรณ์แบบที่ใกล้เคียงที่สุดและเหนียวเล็กน้อย
การค้นพบสามารถทำให้กราฟีนเป็นแพลตฟอร์มราคาถูกที่มีศักยภาพสำหรับการทดสอบในห้องปฏิบัติการในเรื่องของฟิสิกส์พลังงานสูงและฟิสิกส์ดาราศาสตร์เช่นอุณหพลศาสตร์ของหลุมดำและการปรับขนาดของเอนโทรปีเอนโทรปี
จากมุมมองทางเทคโนโลยีการปรากฏตัวของของเหลว Dirac ใน graphen เป็นสิ่งสำคัญในเซ็นเซอร์ควอนตัมที่สามารถเสริมสร้างสัญญาณไฟฟ้าที่อ่อนแอมากและตรวจสอบสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอมาก
อ้างอิงถึงวารสาร:
Majumdar, A. , และใน– (2025) ความเป็นสากลของการโหลดวิกฤตควอนตัมและการไหลของความร้อนใน ultra -spoke ฟิสิกส์ธรรมชาติ– doi.org/10.1038/S41567-025-02972-Z
แหล่งที่มา:
สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งอินเดีย